Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Электроника

Устройство лазера  Просмотрен 40

Рефлектор
Активное вещество
Источник возбуждения

Видно, что лазер состоит из следующих основных элементов: среды, чаще называемой активным веществом, двух зеркал, называемых открытым зеркальным резонатором, источника возбуждения, источника питания и рефлектора.

Активное вещество, используемое для получения индуцированного излучения, должно обладать такими уровнями энергии, переход между которыми сопровождается излучением, лежащем в требуемом диапазоне длин волн. Это вещество должно иметь определенную концентрацию активных частиц, т.е. частиц, которые обеспечивают накопление и выделение энергии. Активное вещество помещено в открытый зеркальный резонатор.

Рисунок 4 из учебника

Принцип работы резонатора ясен из рисунка 4. В ситуации «а» все частицы активного вещества (кроме двух) находятся в основном состоянии, т.е. на нижнем энергетическом уровне. В ситуации «б» внешнее электромагнитное поле переводит часть частиц в возбужденное состояние, это привело к инверсной населенности верхнего энергетического уровня. В ситуации «в» возникло произвольное спонтанное излучение от трех частиц, две излучили под углом к оси резонатора, и это излучение покинет резонатор и активное вещество, не получив усиления. Излучение, направленное вдоль активного вещества, присоединит еще несколько возбужденных частиц, и тогда к правому зеркалу подойдет уже усиленное излучение. В ситуации «г» часть излучения отразилось от правого зеркала и направилась в левую сторону, вовлекая в процесс излучения частицы, расположенные на своем пути. Из ситуации «д» видно, что излучение отразилось от левого зеркала и направилось вправо, вовлекая в процесс излучения все оставшиеся возбужденные частицы. Последняя ситуация показывает, что все ранее возбужденные частицы отдали свою запасенную энергию. На выходе из резонатора образовался мощный поток индуцированного излучения. Для вывода излучения из резонатора одно из зеркал делается полупрозрачным. Важным элементом схемы является источник возбуждения. Он переводит в возбужденное состояние большинство активных частиц.

Таким образом, волна будет расти по амплитуде и перемещаться в активном веществе. Увеличение амплитуды будет продолжаться, но значительно усиливаться будет та волна, которая направлена перпендикулярна зеркалам. Волна, перемещаемая параллельно зеркалам, не получив достаточного усиления, покинет активное вещество через его стенки. Наибольшее усиление получит та волна, которая многократно пройдет активное вещество. Значит условия для поперечных волн не благоприятны, а для продольных – благоприятны. Получив значительное усиление , продольные волны покинут активное вещество, причем все они будут сосредоточены в узком пучке. Этот пучок имеет незначительное угловое расхождение.

В качестве лазерной среды могут применяться все материалы, у которых можно обеспечить инверсию населенности. Это возможно у следующих материалов:

1. свободные атомы, ионы, молекулы, ионы молекул в газах или парах;

2. молекулы красителей, растворенные в жидкостях;

3. атомы, ионы, встроенные в твердое тело;

4. легированные полупроводники;

5. свободные электроны.

В одном только элементе неоне наблюдается около 200 различных лазерных переходов.

По виду лазерной активной среды различают газовые, жидкостные, полупроводниковые и твердотельные лазеры. В качестве курьеза следует отметить, что человеческое дыхание, состоящее из двуокиси углерода, азота и водяных ларов является подходящей активной средой для слабого СО2 - лазера, а некоторые сорта джина генерировали уже лазерное излучение, поскольку они содержат достаточное количество хинина с голубой флуоресценцией.

 

Предыдущая статья:Лазер с четырьмя уровнями. Следующая статья:Globing Warming Essay, Research Paper
page speed (0.013 sec, direct)