Возбуждение ионное

Для возбуждения генерации обычно пользуются импульсными газоразрядными лампами, дающими яркую световую вспышку длительностью порядка одной миллисекунды. Для возникновения генерации световая мощность, непосредственно используемая для возбуждения ионов хрома в 1 см рубина, должна составить около 2 кВт. Если лампа обеспечивает такую мощность возбуждения, то рубиновый лазер генерирует световой импульс с длительностью, несколько меньшей длительности свечения лампы. На экране, расположенном параллельно полупрозрачному зеркалу на торце рубинового стержня, можно увидеть ослепительно яркую [c.787]

Выше неоднократно подчеркивалось значение резонатора для самовозбуждения генерации лазера. Генерация начинает развиваться, как только инверсная заселенность примет пороговое значение, определяемое потерями энергии в резонаторе. Поэтому целесообразно иметь большие потери на первом этапе освещения кристалла с тем, чтобы задержать начало развития генерации и накопить в освещенном кристалле более высокую концентрацию возбужденных ионов хрома. Можно расположить перпендикулярно пучку только одно зеркало, а другое зеркало или призму полного отражения (рис. 40.9) вводить в рабочее положение лишь после того, как будет достигнута высокая инверсная заселенность. [c.789]

Диаграмма энергетических уровней ионов хрома в рубине представлена на рис. 35.11. Рубин имеет две основные полосы поглощения зеленую (Я = 5500 А) и фиолетовую (Я = 4200 А). Благодаря этим полосам в рубине происходит интенсивное поглощение света накачки (переходы 1- - з и 1 4). При этом часть ионов Сг + переходит из основного состояния А] в возбужденные состояния Ез и Ец. Некоторые из возбужденных ионов вновь возвращаются в основное состояние, но большая часть их безызлучательно переходит в метастабильное состояние Е2. [c.285]

Возбуждение кристалла рубина осуществляется методом оптической накачки с помощью импульсных источников света большой мощности. Поглощая излучение накачки в зеленой и синей областях спектра, ионы хрома переходят с основного уровня Аз (рис. 112) на уровни / 1 и представляющие собой широкие полосы. Часть возбужденных ионов с этих уровней снова возвращается в основное состояние Мз, а часть (путем безызлучательных переходов) попадает в состояние Е, включающее два близко расположенных уровня 2Л и Е. Вероятность перехода с этих уровней в основное состояние очень мала, вследствие чего они имеют большое время жизни (- 3 мс). На таких уровнях, называемых метастабильными, происходит накопление возбужденных ионов. [c.295]

Активная среда Ne [4] (рис. 34.1). Условия возбуждения ионные переходы возбуждаются в импульсном разряде при плотности тока около 1 кА/см и Р =0,1 1 Па большинство атомных переходов возбуждается в смеси Ne (1 — 10 Па) и Не (70 Па) многие переходы возбуждаются в чистом Ne [c.897]

Таким образом, система зеркал реализует обратную связь, вызывая поток излучения на нужной частоте в заданном направлении, т. е. усиливает долю вынужденных переходов. После нескольких проходов (число проходов, необходимых для полного снятия возбуждения во всех ионах активатора зависит от природы активного материала) почти все возбужденные ионы излучают кванты света в заданном направлении. Отметим, что одно из зеркал при каждом проходе пропускает порядка 5% падающего на него излучения, т. е. через очень короткий срок вся запасенная в системе энергия будет лавинообразно излучена в заданном направлении (рис, 32, г, д). Излучаемая системой мощность [c.62]

Роль ступенчатых процессов наблюдается и при свечении ионных линий. Возбуждение иона может происходить прямым путем, т. е. в результате соударения электрона с нормальным атомом при этом атом одновременно ионизируется н возбуждается. Кроме того, возбуждение иона может происходить ступенчатым способом сперва образуется ион в нормальном состоянии, а затем он возбуждается. [c.443]

Возбуждение ионных линий в разряде в парах ртути при разных условиях исследовали Ю. М. Каган и В. М. Захарова [ ]. На рис. 236 представлены полученные ими зависимости. Прямая / соответствует давлению [c.443]

В случае ионных линий, как уже указывалось в 78, возможны два типа возбуждения — прямое, когда в единичном акте столкновения электрона с нейтральным атомом возникает возбужденный ион, и ступенчатое, когда ион сперва возникает в нормальном состоянии, а затем возбуждается. В экспери- [c.453]

Воды термальные 87 Возбуждение ионное 120, 121 Воздушный транспорт [c.461]

Лазер на аргоне использует переходы между уровнями возбужденного иона аргона. Диапазон излучения лежит в пределах длин волн 0,45—0,51 мкм, к. п. д. 0,01—0,1%, мощность излучения до десятков ватт. [c.341]

Структура уровней хрома в рубине приведена на рис. 8. В рубине при оптической накачке происходит поглощение зеленого и голубого цветов в довольно широкой полосе частот (уровни 3 и 4) и последующий переход возбужденных ионов в более низкое энер- [c.22]

Образование возбужденных ионов происходит при столкновении электронов с ионами в основном состоянии. Поэтому плотность частиц на верхнем лазерном уровне [c.160]

Упрощенная схема участвующих в генерации уровней энергии в аргоновом лазере приведена на рис. 6.11. Основное состояние иона Аг+ получается путем удаления одного из шести 3/О-электронов внешней оболочки аргона. Возбужденные состояния 4s и 4р возникают, когда один из оставшихся Зр -электронов забрасывается на уровни соответственно 4s и 4р. С учетом взаимодействия с остальными Зр-электронами оба уровня 4s и 4р, обозначенные на рис. 6.11 как простые уровни, на самом деле состоят из нескольких уровней (соответственно 9 и 2). Возбуждение верхнего лазерного 4р-уровня происходит посредством двухступенчатого процесса, включающего в себя столкновения с двумя различными электронами. При первом столкновении аргон ионизируется, т. е. переходит в основное состояние иона Аг+. Находящийся в основном состоянии ион Аг+ испытывает второе столкновение с электроном, что может привести к следующим трем различным процессам 1) непосредственное возбуждение иона Аг+ на 4р-уровень (процесс а на рис. 6.11) 2) возбуждение в более высоко лежащие состояния с последующими каскадными излучательными переходами на уровень 4р (процесс Ь на рис. 6.11) 3) возбуждение на метаста- [c.354]

В полярной кристаллической решетке изменения дипольных моментов Ар возбужденных ионов 0 + складываются и дают макроскопическое изменение поляризации Ар. В неполярной решетке этот эффект не наблюдается, так как Ар не имеет единственного направления, и они взаимно компенсируются во всем макроскопическом объеме. С учетом сказанного, поляризация кристалла Ю/кет [c.304]

Уровни 3 2 11/2 играют роль верхнего и нижнего лазерных уровней. Выше уровня F расположена целая последовательность уровней накачки или полос накачки, с которых возбужденные ионы благодаря взаимодействию с решеткой быстро переходят на верхний лазерный уровень. Нижний лазерный уровень находится выше основного уровня на величину энергии, которая много больше кв . Поэтому при тепловом равновесии этот уровень почти не заселен. Уровни и [c.75]

N — число Френеля, полная мощность шума, число возбужденных ионов, число, см. текст [c.103]

Возможна и рекомбинация через локальный уровень, лежащцр вблизи дна зоны проводимости (рис. 16.4, 5—8, 9). В этом случае электрон со дна зоны проводимости захватывается так называемыми ловушками — локальными уровнями (рис. 16.4, 6), иногда называемыми также уровнями прилипания. Если эти уровни лежат неглубоко от дна зоны проводимости, то под действием тепловой энергии электрон может быть переброшен обратно в зону проводимости (рис. 16.4, 7). В дальнейшем электрон, так же как и в первом случае, опускаясь на уровень активатора, рекомбинирует с образовавшейся дыркой в валентной зоне. Возбужденный ион активатора за счет получения энергии рекомбинации становится центром высвечивания. Ввиду задержки электрона на локальных уровнях такое свечение бывает продолжительным. Его длительность определяется также глубиной локальных уровней. Если локальный уровень лежит так далеко от дна зоны проводимости, что тепловая энергия при данной температуре кристалла недостаточна для возвращения электрона обратно в зону проводимости, то он может быть пленен на этом уровне до сообш,ения ему нужной энергии другим способом, скажем облучением. Электрон из этого пленения можно освободить также путем дальнейшего нагревания кристалла. Подобное свечение называется термовысвечиванием. [c.363]

Вместе с тем длительность фосфоресценции может быть различной и часто у одного и того же фосфора развивается несколько свечений различной продолжительности. В ряде случаев, одновременно с длительным, наблюдается и кратковременное свечение, которое накладывается на него и вызвано чаще всего непосредственным возбуждением ионов активатора и близко по своим свойствам с молекулярным свечением. Отличие состоит в том, что атомы активатора взаимодействуют с кристаллической рещеткой основного вещества, поэтому поглощаемые и излучаемые ими частоты представляют собой комбинацию частот чисто электронного перехода центра свечения с частотами колебания решетки основного вещества. [c.182]

Активным веществом лазеров на примесных кристаллах служат ионы элементов переходных групп, внедренные в кристаллическую матрицу. Возбуждение ионов-активаторов осуществляется оптически, чаще всего с помощью газоразрядных импульсных ламп или ламп непрерывного действия. Энергетические уровни ионов-активаторов отличаются от уровней свободных ионов из-за взаимодействия с кристаллической матрицей. которое приводит к расщеплению и уширению элек1ронных уровней иона, а также к образованию у них в ряде случаев колебательной структуры (рис. [c.924]

Невозбуждениому состоянию активной среды соответствует нахождение системы в основном состоянии (рис. 32, а). При включении лампы накачки часть ионов активатора переходит на возбужденный уровень (рис. 32, б), после чего начинается их переход в основное состояние, сопровождающееся спонтанным излучением (рис. 32, в). Как уже отмечалось, спонтанное излучение направлено равномерно во все стороны, а значит, часть фотонов полетит также в направлении зеркал. Эти кванты света отразятся зеркалами и вернутся в активную среду, вызывая вынужденные переходы в возбужденных ионах активатора в том же направлении, т. е. перпендикулярно плоскости зеркал. [c.62]

Вольфрамат кальция. Кристалл aW04 имеет тетрагональную структуру. Вольфрамат кальция активируют неодимом и некоторыми другими редкоземельными элементами. Трехвалентные ионы замещают в решетке двухвалентные Са " для компенсации вводят одновалентные ионы Na" , К или Li , что приводит к снижению требуемой энергии накачки. Активные элементы имеют форму стержней с d sg 10 мм, / = 75 мм. Энергетическая диаграмма ионов неодима в вольфрамате кальция может быть сведена к четырехуровневой системе (рис. 16.4, б). Третий уровень содержит несколько полос поглощения, охватывающих интервал длин волн 590—880 мкм. Из полос поглощения возбужденные ионы переходят на верхний уровень 2 ( / 3/2) из-лучательного перехода 2- 4. Генерация возникает при переходе с уровня Рг/2 (2) на уровень Fm/2 (4) последний при нормальных условиях почти не населен, поэтому пороговая энергия генерации невелика. Переходы 2- 4 совершаются с излучением фотонов, переходы 4- 1 носят безызлучательный характер. Промежуточные уровни fi5/2 и / 13/2 характеризуются малой вероятностью перехода на них частиц. Излучение ионов наблюдается главным образом на волне [c.220]

Иттриево-алюминиевый гранат. Кристалл YgAljOia активируют ионами неодима, а также двойными примесями — Сг , Но + — и др. При введении неодима последний замещает в решетке граната трехвалентный иттрий. Наиболее интенсивная линия в сйектре люминесценции при температуре 77° К наблюдается при основной волне 1,0648 мкм,. Время жизни метастабильного состояния при концентрации Nd + около 3% составляет 200 мксек. Кристаллы с трехвалептными редкоземельными ионами имеют относительно узкие полосы поглощения, что затрудняет процесс накачки. Для повышения эффективности накачки вводят дополнительные элементы (сенсибилизаторы), передающие свою энергию возбуждения ионам-активаторам. Например, [c.221]

При анализе спектров многократно ионизованных атомов появляются добавочные трудности — при возбуждении ионов обычно одновременно возникают спектры, принадлежаш,ие ионам, находяш,имся в различных стадиях ионизации. В этом случае наблюдаемый спектр представляет собой наложение спектров, соответствующих иону данного элемента, ионизованному в различных степенях. Для нахождения линий, принадлежащих иону в какой-либо определенной степени ионизации, пользуются закономерностями, характерными для спектров изоэлектронных рядов атомов и ионов. Эти закономерности были нами указаны в 10 для случая простейших атомов и ионов с одним валентным электроном и будут рассмотрены для более сложных случаев в дальнейшем. Таким образом, при анализе сложных спектров используются общие теоретические представления о сериальных схемах и о расположении электронов в оболочке данного атома или иона. Наоборот, возможность разобрать весь [c.84]

Существенное различие наблюдаемых энергий излучения от проведенных предельных оценок объясняется, рядом факторов. Генерация в трехуровневой системе начинается и оканчивается, когда на верхнем лазерном уровне находится более половины ( 0,7) всех активных ионов. Таким образом, коэффициент использования возбужденных ионов в режиме с модулированной добротностью не превышает, как правило, 0,2...0,3. Квантовый КПД рубиновых лазеров довольно высок. Он составляет 11кв 0,7 при комнатной температуре и приближается к единице по мере охлаждения рубина. Учитывая реальный КПД резонатора пр <0,5, нетрудно понять тот факт, что реальная энергия излучения в режиме с модулированной добротностью на порядок ниже предельной [(0,2...0,3) Пкв Пр—0,1...0,15]. Предельная энер ГИЯ излучения в режиме свободной генерации ограни [c.175]

При повышении температуры Т увеличивается энергия AUr теплового возбуждения ионов и амплитуда их колебаний относительно положения равновесия. При чисто гармонических колебаниях среднее положение иона в решетке не зависело бы от температуры. Но вследствие асимметрии кривой U (г) колебания ионов ангармоничны и отклонения от положения равновесия г = r неодинаковы (Лг >1 Аг" ). Поэтому среднее расстояние г между ионами увеличивается, что приводит к тепловому расширению кристаллического тела. Жесткость рассматриваемой линейной цепочки Сг df dr r=r, соответствующая среднему расстоянию г, [c.55]

На поверхность образца направляется зондирующий моноэнергети-ческий пучок частиц (электронов, фотонов или ионов), вызывающий эмиссию вторичных частиц, анализ которых и позволяет извлечь информацию об элементном составе и других свойствах образца или поверхности. Обычно анализируются вторичные электроны или рентгеновские фотоны. Под действием зондирующего пучка происходит ионизация внутренних электронных оболочек атомов образца. Образующиеся при этом возбужденные ионы в процессе релаксации в основное состояние испускают вторичные электроны или рентгеновские фотоны, измеряя энергию которых можно однозначно установить, какие элементы (а иногда и химические соединения) входят в состав образца. [c.120]

Аргоновый лазер. Рабочим веществом аргонового лазера являются ионы Аг+. Генерация осуществляется в непрерывном режиме на переходах между высокорасположенными уровнями конфигураций Зр 4р ЗрЧз иона аргона. Наиболее интенсивно излучение на волнах 541,5 и 488,0 нм. Инверсия создается в сильноточном капиллярном разряде низкого давления при каскадном процессе ионизации атома и последующем возбуждении иона в столкновениях с электронами разряда. Нижний лазерный уровень опустошается радиационно. Аргоновый лазер имеет малый [c.43]

Уравнения (2.1) описывают характер взаимодействия поля излучения в резонаторе с активной средой. Физический смысл уравнений достаточно прост. Уравнение (2.1а) показывает, что скорость изменения энергии поля в резонаторе определяется соотношением скоростей двух процессов затухания поля в резонаторе за счет различного рода потерь, в том числе и на выходное излучение — г /тр, и возрастания поля в резонаторе за счет усиления в активной среде D (i))wNValVp из-за вынужденного излучения возбужденных ионов Nd +. Уравнение (2.16) показывает, что скорость изменения инверсной населенности активной среды определяется соотношением скоростей двух процессов уменьшения населенности метастабильного уровня за счет спонтанных переходов -С характерным временем Т (—N/Ti), вынужденных переходов D (o)wNl/ соо) и возрастания населенности метастабильного уровня за счет действия источника накачки с характерным време-йем Ti(NelTi). [c.48]

Квантовые шумы. Квантовые шумы возникают из-за наличия спонтанных переходов возбужденных ионов с метастабильного уровня. В активной среде возникает спонтанное световое излучение, которое в отличие от генерируемого вынужденного излучения равномерно направлено во все стороны, имеет сплошной спектр а пределах линии усиления и случайным образом флуктуирующую-интенсивность. Определенная часть спонтанного излучения распространяется вдоль оси активной среды и попадает в телесный угол и частотный спектр полезного генерируемого лазерного излучения. Иными словами, в лазерном резонаторе за счет апонтанного-излучения наряду с источником вынужденного когерентного лазерного излучения (которым являются ионы, совершающие вынуж- [c.84]

Стержень рубинового лазера изготовляется из искусственного сапфира АЦОз, в который вводится примесь СггОз в количестве 0,05 вес. %. Замена небольшого количества ионов А1 + на ионы Сг + приводит к окрашиванию веш,ества в ярко-розовый цвет. Действие лазера является результатом возбуждения ионов светом накачки. Рубиновый лазер излучает свет с длиной волны 0,6943 мкм. [c.276]

Для увеличения эффективности использования энергии накачки в кристаллическую решетку граната дополнительно вводятся ионы хрома. Повышение эффективности накачки объясняется тем, что хром в решетке граната имеет две широкие полосы поглощения на длинах волн 0,43 и 0,59 мкм, которые хорошо согласуются со спектром излучения ксеноновых ламп возбужденные ионы хрома передают свою энергию ионам неодима. Однако, так как время такой передачи сравнительно велнко (6 мс), улучшение эффективности накачки наблюдается только в режиме непрерывной генерации к тому же введение хрома увеличивает неоднородность элемента. [c.169]

Представляют интерес хорошие генерационные характеристики застеклованных концентрированных сред на КНФС (см. табл. 7.15) по сравнению с традиционными силикатными лазерными стеклами типа КГСС и близкими к ним. Дополнительной особенностью таких материалов, как НАБ и КНП (калиевый аналог ЛНП), является нецентросимметричность, открывающая дополнительные возможности их использования в нелинейной и интегральной оптике, что будет подробнее рассмотрено в 7.9. Возможность изоморфного встраивания в решетку кристаллов типа НАБ ионов хрома [111, И4], обеспечивающих эффективное поглощение излучения накачки н перенос ее на возбужденные ионы неодима, открывает, в частности, перспективы солнечной накачки и подчеркивает энергетические преимущества новых КЛС по сравнению с ранее известными легированными лазерными материалами. [c.234]

Определив 02ь можно связать эту величину с величиноР запасенной энергии на уровне, соответствующем переходу Х=1,06 мк (каждый возбужденный ион запасает энергию, равную 1,07 эв, или 1,875 10" дж). [c.259]

Поскольку показатель усиления у равен произведению сечения усиления на плотность возбужденных ионов, а каждый воз-бужденный ион запасает энергию, равную 1,875 10 дж, мы имеем [c.259]

Данное расхождение объясняют следующим образом. Величина Is в выражении (5.161) представляет собой скорость спонтанного излучения изолированного возбужденного иона лазерной среды. Но она должна быть заменена параметром который представляет собой скорость затухания возбужденных ионов, принадлежащих совокупности ионов с инверсной заселенностью. Величина Лло) значительно превышает gs, и накачки лазера с gp == может оказаться недостаточным, для того чтобы накачать систему до значения щ = 0,8. В экспериментальных условиях величина т]о по ряду причин может быть меньше 0,8, но очевидно, что для любого лазера с модуляцией добротности полезно уметь экспериментально определять значение цо. В литературе [84] можно найти подробное излол<ение экспериментального метода определения этой величины. [c.298]

В реальном кристалле имеются дес1зекты самых разнообразных видов, и каждый из них может вызвать смешение уровней возбуждения ионов галоида, расположенных по соседству с дефектами. Следует однако иметь в виду, что а- и -поглощение проявляется в виде сравнительно узких и довольно интенсивных полос. Отсюда следует что в кристалле должны преобладать какие-то вполне определенные виды однородных дефектов в значительных концен- [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...