ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Когерентность лазерных пучПоляризация лазерного излучения из "Физические основы технологических лазеров " Самостоятельные разряды не требуют для своего поддержания дополнительных источников ионизации газовой среды. Необходимым и достаточным условием их существования является наличие напряжения на электродах. Общий характер изменения ВАХ этих разрядов с ростом тока показан на рис. 3.4. [c.100] Типичные значения (роЯ)т п 0,5...5 см торр, а ( 7з)п,т — 200...400 В. [c.102] Учет процессоз гибели электронов из-за диффузии приведет, естественно, к росту Us- Это особенно заметно сказывается на левой ветви (при роН роН)ш ) кривых Пашена. [c.102] При выводе (3.66) мы пренебрегали электрическими полями объемных зарядов. Поэтому поддержание разряда при и=из возможно лищь при очень малом электрическом токе, т. е. при больщом балластном сопротивлении в электрической цепи. [c.102] Необходимо отметить, что изложенные выше классические представления о самостоятельном тлеющем разряде имеют место лишь при малых концентрациях отрицательных ионов, т. е. при условии П СП + Пе. Во многих газоразрядных лазерах в рабочей смеси присутствуют электроотрицательные примеси, приводящие к образованию большого числа отрицательных ионов. В этом случае, как показали сравнительно недавно проведенные исследования, структура и механизмы поддержания положительного столба меняются. В присутствии заметного ni- rii+ числа отрицательных ионов положительный столб становится неоднородным вдоль тока, а значения Е/ро снижаются до значений, недостаточных для поддержания проводимости за счет ионизации электронным ударом. Баланс частиц в этом случае поддерживается за счет прихода электронов из катодного слоя, положительных ионов — из прианодной области, отрицательные ионы рождаются в самом положительном столбе. Изменение баланса частиц не сказывается, однако, на характере зависимости En. (j), т. е. характер ВАХ положительного столба тлеющего разряда в смесях с электроотрицательными добавками изменяется незначительно. [c.105] Все рассмотренные типы самостоятельных разрядов постоянного тока характеризуются вполне определенными значениями необходимых для их поддержания электрических полей и взаимосвязью величины этих полей с током. Это обстоятельство несколько ограничивает эффективность использования отдельных форм разряда для возбуждения конкретных лазеров. Определенные ограничения на использование самостоятельных разрядов в лазерах накладывает и их худшая по сравнению с несамостоятельными разрядами устойчивость. Тем не менее, благодаря своей технической простоте, возможности осуществления в большом числе газовых смесей и отсутствию специальных устройств ионизации, самостоятельные разряды находят очень широкое применение в газовых лазерах. [c.106] Процессы на электродах ВЧ-разрядах играют существенно меньшую роль, чем в разрядах постоянного тока (в индукционном разряде электродов вообще иет). В емкостных ВЧ-разрядах приэлектродные явления важны лишь для замыкания тока в разрядной цепи. [c.110] В последнее время большой интерес в лазерной технике вызывает так называемый разряд переменного тока. Он осуществляется при f fu и, так же как и ВЧ-разряд, характеризуется импульсным характером ионизации и возбуждения газа в объеме. Отличие разряда переменного тока от ВЧ-разряда заключается в характере при-электродных процессов. Если в ВЧ-разряде электродные слои существуют постоянно, то в разряде переменного тока приэлектродные слои успевают распадаться за время прохождения тока разряда через нулевое значение, и в каждый полупериод при смене полярности поля электродные слои рождаются заново, меняясь при этом местами. [c.110] Практический интерес к ВЧ-разряду и разряду переменного тока обусловлен рядом причин. Во-первых, благодаря периодическому во времени характеру ионизации эти разряды отличаются более высокой устойчивостью по сравнению с разрядами постоянного тока. Во-вторых, использование переменных полей позволяет использовать в качестве балластной нагрузки реактивные, например емкостные, элементы и сократить таким образом бесполезные потери энергии в разрядной цепи. Весьма важным техническим преимуществом ВЧ-разрядов и разрядов переменного тока является возможность создания газоразрядных камер с диэлектрическим покрытием электродов. И наконец, использование переменных полей обеспечивает симметричное выделение энергии, а следовательно, и распределение температур по зазору разряда, что существенно уменьшает отклонение излучения лазера от оптической оси из-за неоднородной рефракции в среде. [c.111] Во многих практических случаях необходимый технологический эффект можно получить лишь при импульсном или импульсно-периодическом воздействии излучения на вещество. Такой характер генерации можно получить в условиях непрерывного возбуждения лазера, модулируя добротность резонатора. Однако более просто и эффективно короткие одиночные и периодически следующие друг за другом импульсы лазерного излучения создают, используя возбуждение активной среды, с помощью импульсных электрических разрядов. [c.111] Необходимо отметить, что мощные импульсные раз-ряды при повышенных давлениях можно с успехом создавать, используя также описанную выше технику несамостоятельных разрядов, поддерживаемых интенсивным пучком электронов. [c.114] Импульсное возбуждение активной среды широко применяется в настоящее время. Оно позволяет накачивать рабочие среды различных лазеров при давлениях от 0,1 до 10 атм (1 атм 10 Па). Длительность возбуждающего импульсного разряда зависит от вида и назначения лазера и может изменяться от 10 до 10 ...10 с. Более длинные импульсные токи обычно получают, модулируя напряжение питания разряда постоянного тока. [c.114] Газовые лазеры являются наиболее представительным классом лазеров. Как следует из названия, рабочим телом газовых лазеров является газовая среда. В зависимости от конкретной схемы уровней и способов создания инверсной заселенности в активных частицах она может состоять из одной или нескольких атомарных или молекулярных компонент. Число ионов и нейтральных атомов и молекул, на которых получена генерация, уже превысило 100 и продолжает расти. Диапазон длин волн, в котором могут работать различные газовые лазеры, простирается от вакуумного ультрафиолета до инфракрасного, по существу субмиллиметрового диапазона спектра. [c.115] Разнообразие свойств активных веществ в газовых лазерах, отличающихся зарядом, составом, структурой уровней и т. д., естественно, приводит к большому числу возможных механизмов получения инверсной заселенности и требует различных способов возбуждения активной среды. Все это делает невозможным введение достаточно простой, но в то же время всеобъемлющей системы классификации газовых лазеров. В таб. 4.1 дан упрощенный вариант классификации тех газовых лазеров, которые уже нашли применение в технологии или по достигнутому уровню своих параметров могут представлять для нее интерес. Место лазера в этой таблице определяется особенностью рабочих уровней и способом возбуждения активной среды. В настоящее время наибольшее распространение нашли газоразрядный, газодинамический и химический методы накачки. [c.116] Рассмотрим механизм образования инверсной заселенности в молекуле СО2. Его можно проиллюстрировать упрощенной схемой (см. рис. 4.1), где помимо участвующих в работе СОг-лазера уровней показаны основные элементарные процессы, определяющие их заселенность. [c.118] Таким образом, эффективная работа СОг-лазера требует трехкомпонентной лазерной смеси. Относительная концентрация этих компонент определяется режимом генерации, а также способом возбуждения и охлаждения рабочей смеси. Определение ее является сложной оптимизационной задачей, решение которой необходимо проводить в аждом конкретном случае отдельно. [c.120] Пороговое условие генерации в СОг-лазере может удовлетворяться для различных собственных частот резонатора, попадающих в пределы контуров усиления для переходов между различными вращательными подуровнями, и поэтому, если не принимать специальных мер, СОг-лазер может генерировать на нескольких вращательных переходах одновременно. [c.122] Коэффициент усиления активной среды СОг-лазера существенно зависит от температуры рабочей смеси Т . Немонотонный характер этой зависимости можно проследить при внимательном изучении выражения (4.8). [c.122] Вернуться к основной статье