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

Некоторые проблемы, возникающие при непрерывной генерации; столкновительные лазеры.

Выше отмечалось,

(кликните для просмотра скана)

Рис. 1.4

что одним из условий реализации стационарной инверсии является условие, выражаемое неравенством (1.1.13).

Для выполнения этого условия требуется достаточно быстрая релаксация нижнего рабочего уровня. Неравенство (1.1.13) существенно ограничивает выбор рабочих переходов, пригодных для осуществления стационарной инверсии, и, следовательно, непрерывной генерации.

Предположим, что релаксация нижнего рабочего уровня обусловлена спонтанным испусканием. В этом случае для обеспечения высокой скорости релаксации надо использовать в соответствии с (1.1.16) в качестве нижнего рабочего уровня уровень, расположенный достаточно высоко по отношению к основному. Следовательно, рабочий переход должен иметь место между высоко расположенными уровнями, а это означает, что квантовый выход лазера будет весьма низким. Для типичного газового лазера на атомных переходах, работающего в непрерывном режиме, энергия эВ и величина как правило, не превышает 0,1. Использование высоко расположенных рабочих уровней приводит, кроме того, к уменьшению множителей и в выражении (1.1.5) для КПД лазера, поскольку существует вероятность возбуждения в процессе накачки низко расположенных дополнительных уровней, а также вероятность релаксации активных центров на эти уровни. Неудивительно, что КПД непрерывных газовых лазеров на атомных переходах оказывается всего лишь порядка 10-3.

На рис. 1.4, а изображена характерная картина расположения рабочих уровней при условии, что нижний уровень очищается за счет спонтанного испускания. Здесь 0 — основной уровень, 1 и 2 — рабочие уровни; кроме того, на рисунке показаны дополнительные уровни, являющиеся в данном случае паразитными. Для изображенной на рис. 1.4, а схемы Чтобы повысить КПД лазера, желательно перейти от схемы уровней на рис. 1,4, а к схеме, показанной, например, на рис. (в этой схеме Иными словами, надо использовать переходы

Рис. 1.5

между относительно низко расположенными рабочими уровнями.

При этом неизбежно уменьшение скорости радиационного очищения нижнего рабочего уровня, в связи с чем возникает необходимость в использовании дополнительных механизмов релаксации нижнего уровня. Роль таких дополнительных механизмов релаксации могут играть неупругие столкновения активных центров с атомами и молекулами, специально вводимыми в газовую активную среду. Подобные лазеры часто называют столкновительными.

Примерами столкновительных лазеров служат молекулярные и электроионизационные лазеры, генерирующие на колебательных переходах молекулы Отмеченные в схеме на рис. 1.3 случаи, когда релаксация нижнего уровня за счет неупругих столкновений играет особо важную роль в создании инверсии, относятся именно к столкновительным лазерам.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление