Главная > Оптика > Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Механизм возникновения инверсии в аргоновом лазере.

На рис. 1.29 показаны основные переходы иона играющие роль в создании инверсии в аргоновом лазере; штриховые стрелки — переходы, связанные с электронным возбуждением, непрерывные — оптические переходы. На рисунке изображены пять групп состояний, каждая из которых характеризуется определенной электронной конфигурацией (определенным распределением электронов в ионе по состояниям с различными главным и орбитальным квантовыми числами), а именно: Группа состояний с электронной конфигурации ей (четыре электрона в состоянии и один электрон в состоянии с четыре -электрона и один -электрон) соответствует нижнему рабочему «уровню»; будем называть его -уровнем». Группа состояний с конфигурацией соответствует верхнему

Рис. 1.29

рабочему «уровню» (-уровень»), Группа состояний с конфигурацией (иначе говоря, с конфигурацией соответствует основному «уровню» (-уровень»), Термин -«уровень» употребляется здесь в кавычках по той причине, что каждой электронной конфигурации отвечают несколько энергетических уровней иона (несколько спектральных термов). Так, например, электронной конфигурации отвечают 15 термов; следовательно, -уровень» состоит в действительности из 15 энергетических уровней. Именно поэтому на рисунке с. каждой электронной конфигурацией сопоставляется энергетическая полоса определенной высоты. В табл. 1.3 указаны спектральные термы, соответствующие в данном случае основному, нижнему и верхнему рабочим «уровням».

Заметим, что происхождение энергетических полос в схемах переходов на рис. 1.16 (лазер и на рис. 1.29 (аргоновый лазер) различно. На рис. 1.16 каждая полоса соответствует одному спектральному (атомному) терму, который подвергся штарковскому расщеплению на несколько подуровней под действием электрического

Таблица 1.3

поля кристаллической решетки. На рис. 1.29 каждая полоса соответствует нескольким нерасгцепленным спектральным термам.

На рабочем переходе излучаются 8 линий, длины волн которых приведены в табл. 1.3. Наиболее интенсивными являются голубая линия с длиной волны 0,488 мкм (относительная интенсивность 45%) и зеленая линия 0,515 мкм (35%). Верхний рабочий «уровень» (-уровень»), возбуждается за счет нескольких процессов: а) перехода перехода в) перехода (соответственно каскадное, ступенчатое и прямое электронное возбуждение).

Примечательно, что скорость электронного возбуждения верхнего рабочего «уровня» (обозначим ее через меньше скорости электронного возбуждения нижнего рабочего «уровня» Оказывается, что Инверсия возникает за счет того, что нижние рабочие состояния релаксируют значительно быстрее, чем верхние»

Релаксация рабочих уровней происходит главным образом за счет спонтанного испускания. При этом существенно, что переход запрещен в дипольном приближении (оптически запрещен) и что рабочие уровни расположены достаточно высоко по отношению к основному состоянию. Таким образом, в аргоновом лазере инверсия возникает не за счет преимущественного заселения верхних рабочих состояний, а за счет преимущественного очищения нижних рабочих состояний.

Рис. 1.30

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление