Gazli lazerlar, geliy-neon gazli lazerning ishlash prinsipi Kirish

Gazli lazerlarda faol gaz muhitini yaratish

Faol muhit - bu populyatsiya inversiyasi bilan qo'zg'atilgan gaz zarralari (atomlar, molekulalar, ionlar) to'plami. Bu shuni anglatadiki, yuqori energiya darajasida "yashovchi" zarralar soni pastroq energiya darajasida bo'lgan zarrachalar sonidan ko'proq. Issiqlik muvozanatining normal sharoitida teskari rasm sodir bo'ladi - quyi darajadagi aholi yuqoriroqlarga qaraganda ko'proq. Populyatsiya inversiyasida hn = Eev – En energiyaga ega fotonlarning stimulyatsiya qilingan emissiyasi aktlari , zarralarning Eevning yuqori sathidan pastki Enga majburiy o'tishi bilan birga , bu fotonlarning yutilish aktlaridan ustunlik qiladi. Natijada, faol gaz chastotali elektromagnit nurlanish hosil qilishi mumkin

(2)

yoki to'lqin uzunligi bilan

(3)

Gazning (yoki gazlar aralashmasining) xususiyatlaridan biri uning qo'zg'alishiga va unda populyatsiya inversiyasini yaratishga olib keladigan fizik jarayonlarning xilma-xilligidir. Qattiq holatdagi va suyuq lazerlarda keng qo'llanilgan gaz deşarj lampalarining nurlanishi bilan faol muhitni qo'zg'atish populyatsiya inversiyasini olish uchun samarasizdir , ya'ni . chunki gazlar tor yutilish chiziqlariga ega va lampalar keng to'lqin uzunliklarida yorug'lik chiqaradi. Natijada, nasos manbai kuchining faqat ahamiyatsiz qismi ishlatilishi mumkin (samaradorlik past). Aksariyat hollarda populyatsiyaning inversiyasi elektr razryadda (gaz-razryad lazerlari) hosil bo'ladi. Zaryadda hosil bo'lgan elektronlar gaz zarralari bilan to'qnashganda (elektron ta'sirida) ularni qo'zg'atadi va ularni yuqori energiya darajalariga o'tkazadi. Atom va molekulalarning elektron ta'sirida qo'zg'alishi gazlardagi populyatsiya inversiyasini olishning eng rivojlangan usuli hisoblanadi. Elektron ta'sir qilish usuli doimiy va impulsli rejimlarda qo'zg'alish uchun qo'llaniladi. Elektron ta'sirida qo'zg'alish boshqa qo'zg'alish mexanizmi bilan muvaffaqiyatli birlashtiriladi - noelastik to'qnashuvlarda bir turdagi zarrachalarni boshqa turdagi zarrachalardan qo'zg'atish uchun zarur bo'lgan energiyani uzatish (rezonansli qo'zg'alish uzatish). Har xil turdagi zarrachalarning energiya darajalari mos kelsa, bunday uzatish juda samarali bo'ladi.

Bu hollarda faol muhitning yaratilishi ikki bosqichda sodir bo'ladi: birinchi navbatda elektronlar yordamchi gaz zarralarini qo'zg'atadi, so'ngra bu zarralar ishchi gaz zarralari bilan elastik bo'lmagan to'qnashuv jarayonida ularga energiya o'tkazadi. Natijada, yuqori lazer darajasi to'ldiriladi. Yaxshi energiya to'planishi uchun yordamchi gazning yuqori energiya darajasi uzoq umrga ega bo'lishi kerak. [5,6,8]

4.