Квант кучайтиргичлар

§2.2. Ионли аргон лазери

Ионли лазерларда когерент нурланиш олишда ғалаён-лантирилган ионлардаги энергетик сатҳлар орасида ионларнинг мажбурий ўтишлардан фойдаланилади. Ионли лазерлар ичида энг кўп ишлатиладигани аргонли лазердир. Бу лазерда кўплаб спектрал чизиқларда когерент нурланиш олинган. Аргон лазернинг асосий қуввати 0,488 ва 0,514 мкм тўлқин узунликларда жамланган. Аргон лазернинг ишлаш тамойилини кўриш учун аргон ионининг энергетик сатҳларининг соддалаштирилган (18-расм) диаграммасидан фойдала-намиз.

Аргон лазерида инверс бандлик ва ундаги мажбурий когерент нурланишлар аргон ионининг 3р⁴4р ва 3р⁴4S сатҳлар орасидаги ўтишларида олинади. Юқори лазер 3р⁴4р сатҳни электронлар билан тўлдирилиши, яъни сатҳни ғалаёнтирилиши зинапоя усулида ҳосил қилинади. Аввал газ разрядидаги эркин электронлар аргон атомини ионлаштиради, ундан сўнг аргон ионидаги электронлар билан тўқнашиб, уларни 3р⁴4р юқори лазер сатҳига чиқарилади. Бу жараён қуйидаги

Ar  e  Ar^(3p⁵)2e

Ar^(3p⁵)e Ar^(3p⁴4p)e (121)

тенглама билан ифодаланади.

Электронларнинг юқори, (3р⁴4р) лазер сатҳида яшаш вақти 10^-8с бўлиб, бу вақт қуйи (3р⁴4S) лазер сатҳида электронларнинг яшаш( 10^-9) вақтидан 10 марта катта. Шу сабабга кўра инверс бандлик ва мажбурий ўтишлар орқали когерент нурланиш олиш имконини беради. Ушбу жараёнлар газ разрядидаги электронларнинг катта концентрациясида рўй беради. Бунинг учун ёй разрядидан фойдаланилади разряд найида электр токининг зичлиги  100А  см² гача ётиши мумкин).
Аргон лазер қурилмасининг конструкцияси 19-расмда келтирилган. Фаол элемент керамик капиллярдан ташкил топган.

18-расм. Аргон иони энергетик сатҳларининг соддалаштирилган
диаграммаси.

Разряд найига анод ва катод электродлар жойлаштирилган. Бу электродлар орасига катта ток ҳосил қила оладиган доимий электр кучланиши берилади. Разряд найининг четлари Брюстер бурчаги остида ўрнатилган кварц шиша ойналар билан беркитилган. Разряд найида ёй разряд ҳосил қилингани учун унда катта иссиқлик ажралиб чиқади. Шунинг учун разряд найи сув билан совитилиб турилиши шарт. Разряддаги электронлар концентрациясини орттириш, шу орқали лазер нурланиши қувватини орттириш учун разряд найи ўқи бўйлаб жойлашган магнит майдонини ҳосил қилинади.

Лазернинг оптик резанаторини ўзаро параллел ва разряд найи ўқига кўндаланг жойлашган 5 ҳамда 7 кўзгулар ҳосил қилади.
Разряд найининг ичида анод ва катод оралиғига қўйилган доимий кучланиш натижасида катод томон ҳаракатланаётган мусбат ионлар оқими аргон газини катодли қисмига силжитади ва бунинг натижасида, газ босимининг фарқини йўқотиш учун разряд найининг анодли қисмини катодли қисми билан туташтирувчи узунлиги разряд найи узунлигидан бир неча бор катта бўлган ингичка шиша най уланади.

19-расм. Ионли аргон лазерининг тузилиши. 1-капилляр разряд
найи, 2-доимий магнит, 3-анод 4 ва 8-чиқиш
ойналари, 5 ва 7-резонатор кўзгулари, 6-айланма най,
9-катод.

Аргон лазерлари узлуксиз ва импульсли ҳолатларда ишлаши мумкин. Импульсли ҳолатда нурланиш олиш учун анод ва катод оралиғига импульсли кучланиш берилади. Саноат миқёсида халқ хўжалиги учун ишлаб чиқилган аргон лазерининг максимал қуввати узлуксиз иш ҳолатида 20Вт ни ташкил этади. Аргон лазерлар микроэлектроника соҳасида, медицинада ва илмий тадқиқот ишларида фойдаланилади.