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

Электроионизационный метод накачки газовых лазеров высокого давления.

Проблему повышения давления в газовом лазере позволил решить электроионизационный уетод накачки [47, 48]. В данном методе накачки самостоятельный электрический разряд вообще не используется. Для получения быстрых электронов, способных эффективно возбуждать активные центры, используют ионизирующее излучение в сочетании с внешним электрическим полем. Ионизирующее излучение порождает в активной среде свободные электроны, а электрическое поле ускоряет их. Дальнейшие процессы протекают фактически так же, как в газоразрядном лазере: быстрые электроны возбуждают определенные молекулы (атомы), что при соответствующих условиях приводит к возникновению инверсии. На рис. 1.37 приведена схема, поясняющая электроионизационный метод накачки. Здесь 1 — рабочий объем (он заштрихован), 2 — зеркала резонатора, 3 — ионизирующее излучение, 4 — электроды, на которые подается электрическое напряжение, 5 — выходное излучение.

На создание одного свободного электрона затрачивается энергия порядка нескольких десятков электрон-вольт; эта

Рис. 1.37

энергия берется от ионизирующего излучения. Каждый электрон испытывает до столкновений с частицами активной среды, прежде чем рекомбинирует или уйдет из рабочего объема. В этих столкновениях электрон передает частицам активной среды энергию до эВ, т. е. примерно на три порядка больше энергии, затраченной на создание свободного электрона. Такая большая энергия берется от внешнего электрического поля. Электроионизационный метод накачки позволяет, таким образом, осуществлять достаточно эффективное (с КПД до 30%) прямое преобразование энергии электрического поля в энергию когерентного оптического излучения.

При применении данного метода накачки нетрудно Поддерживать оптимальное отношение при повышении давления, поскольку концентрация свободных электронов теперь не зависит от напряженности внешнего поля Е, а определяется интенсивностью ионизирующего излучения. Рассматриваемый метод позволяет реализовать давления до нескольких десятков атмосфер (даже до 100 атм). В связи с этим появился термин лазер на сжатом газе.

При электроионизационной накачке процесс протекания электрического тока через ионизованный газ отличается высокой устойчивостью независимо от величины давления. В рабочем объеме развивается несамостоятельный разряд, характеристики и структура которого остаются постоянными при изменении величины объема разрядного промежутка в довольно широких пределах (исследовались объемы до 100 л).

Для поддержания разряда необходима ионизация газа; для получения инверсии необходимо возбуждение активных центров. В газоразрядном лазере обе эти функции выполняются одновременно одними и теми же электронами; при этом характерное для самостоятельного разряда распределение электронов по энергиям не является одновременно оптимальным и для ионизации, и для возбуждения. В электроионизационном лазере указанные функции выполняются раздельно — ионизация газа обеспечивается

ионизирующим излучением, а электроны обеспечивают лишь возбуждение активных центров.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление