Главная > Оптика > Принципы лазеров
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

6.3.3.3. Азотный лазер

В качестве наиболее интересного примера лазеров на электронно-колебательных переходах рассмотрим -лазер. Этот лазер имеет наиболее важную линию генерации на длине волны нм (УФ) и относится к типу лазеров на самоограниченных переходах. Импульсный азотный лазер широко используется для накачки лазеров на красителях.

На рис. 6.24 показана схема соответствующих энергетических уровней молекулы Генерация происходит на так называемой второй положительной системе полос, т. е. на переходе из состояния (будем далее называть его С-состоянием) в состояние (В-состояние) Предполагается, что возбуждение С-состояния обусловлено столкновениями молекул находящихся в основном состоянии, с электронами. Поскольку как так и В-состояния являются триплетными, переходы в них из

основного состояния запрещены по спину. Однако согласно принципу Франка — Кондона можно ожидать, что сечение возбуждения уровня С-состояния будет больше, чем сечение возбуждения уровня В-состояния. Действительно, положение минимума потенциальной кривой В-состояния сдвинуто в область, соответствующую большему межъядерному расстоянию, чем в случае С-состояния. Время жизни (излучательное) С-состояния равно 40 нс, тогда как время жизни В-состояния —

Рис. 6.24. Энергетические уровни молекулы Ради простоты для каждого электронного состояния показан лишь самый нижний колебательный уровень

Поскольку условие (5.25) не выполняется, лазер, очевидно, не может работать в непрерывном режиме. Однако возможна генерация в импульсном режиме при условии, что длительность возбуждающих электрических импульсов значительно меньше 40 нс. Генерация происходит преимущественно на нескольких вращательных линиях перехода соответствующего нм. Помимо того что данный переход находится, как уже упоминалось, в благоприятных условиях по отношению к процессу накачки, он имеет наибольший фактор Франка — Кондона. Генерация имеет место, хотя и с меньшей интенсивностью, также на переходах .

Наиболее часто используемая конструкция -лазера очень близка к той, что изображена на рис. 6.21. Поскольку в этом

случае внешнее электрическое поле имеет высокую напряженность для типичной смеси при давлении мбар и Не при 960 мбар), обычно применяется ТЕ-схема. Чтобы обеспечить требуемый короткий разрядный импульс , индуктивность разрядного контура должна быть как можно меньше. Чтобы добиться этого, разрядный конденсатор на рис. 6.21 фактически делают в виде ряда безындукционных конденсаторов, смонтированных вдоль разрядной трубки как можно ближе к электродам разряда. Вследствие высокого усиления самоограниченного перехода генерация представляет собой усиленное спонтанное излучение и лазер может работать вообще без зеркал. Однако с целью уменьшения пороговой электрической мощности и (2.153а)], а также получения однонаправленного излучения в этом лазере с одного из концов устанавливают зеркало. При этом уменьшается также расходимость выходного пучка, которая становится равной отношению поперечного размера разряда к удвоенной длине резонатора. Такие лазеры позволяют получать пиковые мощности вплоть до в импульсах длительностью не при частоте повторения до 100 Гц. Частота повторения ограничивается тепловыми эффектами. Не так давно были разработаны -лазеры, работающие при атмосферном давлении. Проблему возникновения дугового разряда предотвращают дальнейшим уменьшением длительности импульса напряжения . Благодаря возросшему усилению на единицу длины и малому времени разряда лазеры этого типа обычно работают без зеркал. Длину устройства можно сделать очень короткой (10—50 см) и, как следствие, получить выходные импульсы меньшей длительности при пиковой мощности Азотные лазеры как с большой , так и с малой длительностью импульсов широко применяются для накачки лазеров на красителях во множестве научных приложений, главным образом в спектроскопии.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление