Texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi

3. Lazerlarning turlari

Lazer turi, qoida tariqasida, faol muhitning agregatsiya holati bilan belgilanadi, shuning uchun lazerlar quyidagi asosiy turlarga bo'linadi: 1) qattiq holatdagi lazerlar (kristallar yoki oynalarda); 2) gaz lazerlari; 3) bo'yoq lazerlari; 4) kimyoviy lazerlar; 5) yarimo'tkazgichli lazerlar; 6) rang markazlaridagi lazerlar; 7) erkin elektron lazerlari; 8) rentgen lazerlari

Ilm-fan va amaliyotning turli sohalarida keng qo'llaniladigan lazerlarning asosiy turlarini ko'rib chiqamiz.

1.Qattiq holatdagi lazerlar

Qattiq jism lazer uchun faol vosita sifatida sun'iy ravishda o'stirilgan dielektrik kristall yoki shisha ishlatiladi.

bilan nodir elementlarni aralashmalarning. Kristalli yoki shisha matritsaga kiritilgan o'tish elementlari elektronlarining elektron darajalari o'tish joylarini lasing uchun ishlatiladi, chunki bu o'tishlarga kristalli maydon kuchsiz ta'sir qiladi. Bunga qo'shimcha ravishda, ushbu o'tishlarga tanlov qoidalariga ko'ra taqiq qo'yilgan, ya'ni o'z-o'zidan bo'shashish vaqti, taxminan yuqori darajadagi umr f-ga teng, bu muhim nasos tezligidan ancha katta (nasos tezligi 1 / p ). ∆ν 0 ga o'tishning spektral chiziq kengligi nisbatan kichik bo'lishi ham muhimdir . Ushbu ikkala xususiyat ham ushbu faol axborot vositalarida barqaror lasing olish uchun muhim shartlardir.

2) Gaz lazerlari

Gaz lazerlarining faol elementi bo'lgan gaz muhitlari vakuum ultrabinafsha (VUV) dan uzoq infraqizil (IQ) hududlarga qadar shaffoflikka ega. Gazli muhitning past zichligi yuqori monoxromatiklikka va lazer nurlanishining divergentsiya difraksiyasi chegarasiga erishishni juda osonlashtiradi. Oddiy sharoitlarda, gaz muhitida o'tishning chiziq kengligi asosan Dopler kengayishi bilan belgilanadi, chunki to'qnashuv kengayishi unchalik katta emas.

Gazlardagi yutish chizig'ining kengligi kichik bo'lgani uchun, atomlar va ionlarning qo'zg'alishi, qoida tariqasida, elektr razryad yordamida amalga oshiriladi. Bundan tashqari, ba'zi gaz lazerlari boshqa usullar bilan pompalanishi mumkin.

Gazsimon muhitning ikkita energetik holati orasidagi populyatsiya inversiyasiga quyidagi jarayonlar tufayli erishish mumkin: 1) qo'zg'atilgan zarrachaning elektron bilan to'qnashishi, unda qo'zg'aladigan zarracha A * o'z energiyasini A * + e → A + e elektroniga o'tkazadi. ; 2) A * + B → A + B + h ν atomlari orasidagi to'qnashuvlar; 3) zarrachaning tomir devori bilan to'qnashishi; 4) spontan emissiya. Elektr deşarj oqimining ma'lum bir qiymatida bu qo'zg'alish va gevşeme jarayonlarining barchasi aholining energiya darajalari bo'yicha ma'lum bir muvozanat taqsimotini o'rnatishga olib keladi. Ikkala energiya darajasi o'rtasidagi populyatsiya inversiyasi quyidagicha sodir bo'ladi shartlar: 1) yuqori lazer sathining qo'zg'alish darajasi pastki darajadan yuqori; 2) yuqori lazer sathining gevşeme darajasi pastki darajadan kamroq. Oxirgi shart doimiy ishlab chiqarish rejimini amalga oshirish uchun zarur. Agar bu shart bajarilmasa, unda birinchi shart bajarilsa, generatsiyani impulsli rejimda olish mumkin.

Gazlarning muhim xususiyati shundaki, ular orasidagi elastik bo'lmagan to'qnashuvda bir turdagi gazning energiyasini boshqa gazga o'tkazish mumkin. Ushbu uzatish to'qnashayotgan zarrachalar sathlari bir-biriga qanchalik mos kelgandan ko'ra samaraliroq. Qo'zg'alishni o'tkazish kinetik energiyani chiqarish (yoki yutish) bilan birga keladi:

Bu erda A - qo'zg'alish energiyasi donorlari zarralarining zichligi; B - akseptor zichligi, yulduzcha ( * ) mos keladigan zarrachaning hayajonlangan holatini bildiradi. Oklar ustidagi k belgisi bu reaksiyaning tezlik konstantasini bildiradi Ko'zda tutilgan davlatlarning energiya tanqisligi kichik bo'lsa, qo'zg'alish energiyasini o'tkazish jarayoni yanada samarali bo'ladi:

∆ E << kT .

Bunday holda, jarayon rezonansli bo'ladi. Energiya uzatish jarayoni shaklning tezlik tenglamasi bilan tavsiflanadi

bu erda τ - samarali dam olish vaqti. Sizni faraz qilamiz -

zarrachalar sonining saqlanish qonuni bajariladi B + B = B

va A + A = A sta- da statsionar holatda ( B * = 0) uni olish oson

KA >> 1 / t sharti bilan aktseptorlarning qo'zg'alish darajasiga erishiladi, bu donorlarning ma'lum darajada qo'zg'alish darajasida mumkin bo'ladi.