Торец - кристалл
Cтраница 4
Одним из кристаллов, обладающих подобными свойствами, является рубин - общеизвестный драгоценный камень. Кристалл рубина облучается специальной ртутной лампой и поглощает из этого облучения красный свет, накапливая его. В опытном устройстве этого рода был применен кристалл рубина длиной около 7 еж и диаметром около 3 см. Торцы кристалла посеребрены. На одном из торцов крошечная точка оставлена непосеребренной. [46]
Резонаторы, заполненные неоднородным диэлектриком. Простейший пример резонатора, заполненного неоднородным диэлектриком, - обычный рубиновый лазер, в котором кристалл рубина представляет собой диэлектрический стержень с плоско-параллельными торцами, и имеются отделенные от него диэлектрические зеркала. В этом случае частотный интервал между резонансными модами определяется выражением (3.4) при замене d на dr d nd2 da, где d2 - длина лазерного кристалла, d, d - расстояния от торцов кристалла до зеркал и п - показатель преломления стержня. [47]
Основные элементы двулучепреломляющего дискриминатора показаны на фиг. К ним относятся входной поляризатор, кристалл с естественным двулучепреломлением и выходной поляризатор. Обычно также требуется оптический компенсатор, который устанавливается непосредственно перед кристаллом или после него. Торцы кристалла должны быть оптически плоскими и параллельными, а его главные оси должны лежать в плоскости торцов. [48]
Между дисками устанавливается изолирующая прокладка 3 из арсенида галлия. Прилегающие к кристаллу поверхности дисков тщательно отполированы для улучшения теплового и электрического контактов с кристаллом. Контактирующие поверхности самого кристалла покрываются для уменьшения контактного сопротивления специальным сплавом на основе индия. Торцы кристалла тщательно отполированы и представляют собой поверхности резонатора Фабри-Перо. Чаще всего их получают путем простого скола кристалла вдоль кристаллографической плоскости, что обеспечивает получение идеально ровных и одновременно параллельных поверхностей. Иногда для увеличения коэффициента отражения на поверхности скола дополнительно напыляют серебряное покрытие. [49]
Такой процесс называется параметрической генерацией. Параметрич-е-ская генерация возникает при помещении кристалла между двумя зеркалами, отражающие поверхности которых обращены друг к другу. Расположенные таким образом зеркала образуют простейший резонатор. Роль зеркал могут выполнять отполированные торцы кристалла с нанесенным на них специальным отражающим покрытием. Пороговое условие для стационарной генерации волн с ю2 и ю3 заключается в том, чтобы потери при их прохождении по резонатору компенсировались усилением на этом пути. Существование потерь связано, например, с тем, что коэффициенты отражения зеркал г2 и г3 отличаются от единицы. Более того, так как вывод интересующего нас излучения ( например, с частотой Ю2) происходит через одно из зеркал, то коэффициент отражения этого зеркала г2 специально делают отличным от единицы. При заданных потерях, параметрах кристалла и резонатора пороговое условие определяет амплитуду входного сигнала волны накачки. Параметрическая генерация используется для создания перестраиваемых источников когерентного излучения. [50]
Инверсия населенностей в полупроводнике создается рядом способов: инжекцией электронов и дырок в полупроводник из р-п-перехода, бомбардировкой электронным пучком, оптической накачкой, ударной ионизацией. В ин-жекционных ( диодных) лазерах кристалл полупроводника ср-и-переходом помещается между металлическими электродами, которые не только подводят к кристаллу напряжение накачки, но и служат для теплоотвода. Выход излучения происходит в плоскости р - n - перехода со стороны параллельных и отполированных торцов кристалла. [51]
Если ток, проходящий через p - n - переход, больше порогового, то p - tt - переход является усиливающей средой для света, распространяющегося в плоскости p - n - перехода. Для этого две противоположные грани кристалла полупроводника делают строго параллельными и тщательно полируют. Чтобы обеспечить необходимый коэффициент отражения от торцов в полупроводниковых лазерах можно не прибегать к металлизации, так как большой коэффициент преломления полупроводникового материала обеспечивает отражение от этих торцов кристалла до 35 % света. Через отполированные грани выходит вынужденное излучение. Две другие боковые грани скошены под некоторым углом, чтобы воспрепятствовать возникновению генерации между ними. Те кванты, которые начали двигаться не вдоль p - n - перехода, уходят из активной области и не вызывают большого вынужденного излучения. [52]
Эта система представляет собой многолучевой интерферометр, в котором световые лучи, распространяющиеся вдоль оси резонатора, многократно отражаются зеркалами. После каждого отражения они проходят через активную среду и усиливаются за счет индуцированного излучения возбужденных атомов. Одно из зеркал выполняется частично пропускающим ( коэффициент пропускания 1 - 5 %) и служит для вывода генерированного сигнала из резонатора. Резонаторная система выполняется в виде сферического эталона Фабри-Перо ( см. гл. Часто в качестве резонатора используют торцы кристалла, нанося на них отражающие слои, при этом наилучшие результаты дают многослойные диэлектрические покрытия. [53]
 |
Принципиальная схема лазерной. [54] |
Рубиновый стержень помещают вблизи электронной лампы накачки. При освещении этой лампой рубинового стержня значительная часть атомов хрома переходит в возбужденное состояние. Возвращаясь в исходное состояние, каждый атом хрома испускает фотон. При этом фотоны, направленные под углом к оси стержня, мгновенно покидают его пределы, а все фотоны, направленные вдоль оси стержня, взаимодействуя с возбужденными атомами, способствуют образованию фотонов того же направления. Этот процесс протекает лавинообразно, поскольку фотоны, отражаясь от торцов кристалла, беспрерывно взаимодействуют с возбужденными атомами. Интенсивность пучка фотонов растет вследствие многократного отражения. [55]
 |
Схема оптической системы для сварки и пайки. [56] |
Кристалл рубина обрабатывают в виде стерженька с полированными и посеребренными торцами. Рубиновый стерженек помещают вблизи лампы вспышки, служащей для оптической накачки. При освещении лампой большинство атомов хрома переводится в возбужденное состояний. Когда интенсивность света от лампы превышает некоторый критический уровень, проявляется эффект квантового усиления. Этот процесс развивается лавинообразно, поскольку фотоны, отражаясь от торцов кристалла, движутся по кристаллу в осевом направлении. Выходной пучок является узконаправленным, мощным, монохроматическим. [57]
 |
Схема лазера. [58] |
Однако отделение зеркал от рубина необязательно. Лазер с таким цилиндром показан на рис. 12.17. При этом используются зеркала как с серебряными, так и с диэлектрическими отражающими покрытиями. Диэлектрическое покрытие образуют несколько слоев диэлектрика, каждый из которых обладает различными оптическими характеристиками. Серебро по сравнению с диэлектрическим покрытием имеет меньшую отражательную способность и приводит к сравнительно большим потерям, особенно в том случае, когда оно применяется для покрытия торцов кристалла рубина, работающего при большом уровне мощности. Кроме того, в процессе эксплуатации качество серебряных покрытий ухудшается: после нескольких сот импульсов ( их число зависит от конкретных условий работы) серебряные зеркала необходимо заменять, ибо они настолько портятся, что выходная мощность начинает заметно падать. [59]
 |
Данные некоторых газовых лазеров.| Технические данные некоторых твердотельных лазеров. [60] |
Страницы: 1 2 3 4 5