Лазеры иа нейтральных атомах

Газовые лазеры можно разделить следующим образом лазеры на нейтральных атомах, ионные и молекулярные лазеры. Большинство этих лазеров имеют конструкцию, схематически показанную на рис. 35.15. Эта схе- [c.288]

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]

Среди других лазеров на нейтральных атомах можно назвать Не — Хе-лазер, излучение которого лежит в ближнем ИК-диапазоне (3,5 мкм) и имеет мощность 10 мВт. [c.159]

По сравнению с нейтральными атомами шкала энергетических уровней ионизованного атома является более широкой. Действительно, в этом случае каждый электрон атома испытывает влияние поля положительного заряда ядра Ze (Z — атомный номер элемента, а е —заряд электрона), экранированного отрицательным зарядом (Z — 2)е оставшихся электронов. Таким образом, результирующий эффективный заряд равен 2е, в то время как в случае нейтрального атома он равен только е. Это расширение энергетической шкалы приводит к тому, что ионные лазеры обычно работают в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Как и лазеры на нейтральных атомах, ионные лазеры можно разделить на две категории 1) ионные газовые лазеры, использующие большинство инертных газов. [c.353]

Инверсная населенность и генерация на ионизованных атомах в газовом разряде получена на переходах, принадлежащих 29 элементам. Так как для работы лазеров данного типа требуется значительная ионизация, пороговые плотности тока через разряд значительно выше, чем для лазеров на нейтральных атомах. Процесс создания инверсии обычно протекает в две ступени сначала электронным ударом вызывается ионизация, а затем уже происходит возбуждение ионов в верхнее лазерное состояние. Механизмы возбуждения на второй ступени во многом подобны механизмам, описанным в разд. 33.1. [c.698]

Особые свойства лазерного излучения — высокая спектральная чистота и пространственная когерентность — позволяют, сильно увеличивая давление света, найти ему разные применения. Это стало возможным благодаря фокусировке лазерного луча в пятно с радиусом, равным одной длине волны. Оказалось, что силы давления, вызываемые сфокусированным лазерным светом, достаточно велики для перемещения маленьких частиц в различных средах. Используя сфокусированный лазерный пучок, удается сообщить как крошечным микроскопическим частицам, так и отдельным атомам и молекулам ускорения, в миллионы раз превосходящие ускорение свободного падения. Подобное увеличение давления света в луче лазера может найти весьма широкие применения в разных областях науки и практики. Так, например, используя такое высокое давление, в принципе возможно производить разделение изотопов, разделение частиц в жидкости, ускорение до больших скоростей электрически нейтральных частиц, проведение анализа атомных пучков и т. д. [c.353]

Кроме лазеров, работающих на нейтральных атомах, в настоящее время созданы газовые ионные лазеры, работающие на криптоне, аргоне (/. = 0,5145 мкм 0,4880 мкм 0,4765 мкм) и др. Эти лазеры более мощные, чем гелий-неоновые их мощность излучения в непрерывном режиме до десятков ватт. В далекой инфракрасной области работают газовые лазеры на СО. (/.= 10.6 мкм). [c.36]

В работе [196] приведены результаты применения органического лазера для спектральных исследований плазмы, образуемой высокочастотным дуговым разрядом. Проводились следующие измерения определялось пропускание излучения органического лазера через плазму, исследовался контур линии поглощения и находилось время жизни флуоресцирующего излучения, вызванного поглощением лазерного потока. Из данных измерений, полученных после одного импульса органического лазера, определялась концентрация нейтральных атомов, положительных ионов и электронов. [c.223]

Диапазон изменений параметров плазмы газового разряда чрезвычайно велик. В плазме газоразрядных лазеров концентрация электронов изменяется от 10 до 10 ...10 см , температура нейтральных атомов от сотен до тысяч К и, наконец, средняя энергия электронов — от долей до десятков эВ. [c.76]

Получение генерации возможно не только при переходах между уровнями нейтральных атомов, но и ионов. В настоящее время получена генерация на переходах между уровнями ионов более 30 химических элементов. Наибольшее распространение среди ионных лазеров получил аргоновый лазер, использующий переходы между электронными состояниями иона Аг+, отвечающие видимой области спектра (X, 0,455...0,515 мкм). [c.160]

I — зеркала резонатора 2 — газоразрядная трубка 3 — окно Брюстера 4 — канал разряда 5 — канал обратного тока, 6 — катоды 7—аноды 8 — источник разрядного тока 9 — магнитная катушка 10 — источник тока, создающего магнитное поле —графитовые диски или диски из ВеО сегментированного лазера 12 — охлаждающая вода. Диаметр канала разряда от 1 до 10 мм давление газа (100% Аг) от 1 до 100 Па ток разряда от 30 до 300 А, к, п. д. 10 аксиальное магнитное поле от 2 до 8-10 А/м диаметр излучаемого пучка от 0,5 до 2 мм. Канал обратного тока 5 рядом с каналом разряда 4 необходим при непрерывном режиме работы лазера, чтобы гаа мог протекать обратно к катоду. Электроны передают некоторую часть своего аксиального импульса нейтральным атомам газа, которые поэтому движутся в направлении анода и тем самым создают перепад давления в пространстве между анодом и катодом. [c.79]

С точки зрения единообразия механизмов инверсии и методов накачки лазеры классифицируют по типу фазового состояния активного вещества. Газовые лазеры — на нейтральных и ионизованных атомах, молекулярные газовые лазеры твердотельные — на ос- [c.672]

В настоящее время инверсная населенность и генерация на нейтральных атомах в газовом разряде получена более чем на 450 переходах, принадлежащих 29 элементам (рис. 33.1 и табл. 33.1). По типу возбуждения газовые лазеры можно разделить на три большие группы [c.672]

Кроме лазеров, работающих на нейтральных атомах, в настоящее время созданы газовые ионные лазеры, работающие на Кг, Аг и др. Это более мощные лазеры, чем Не—Ке-лазеры. Они дают мощность излучения в непрерывном режиме до десятков ватт. В табл. 3 приведены данные газовых лазеров, выпускаемых отечественной промышленностью. [c.34]

Есть искушение, отложив рассмотрение эффектов лазерного охлаждения, обсудить, каким образом температуру одиночного иона, охлаждённого с помощью лазера, сдвигают в область ещё более низких значений, или упомянуть совсем другую игру по удержанию и охлаждению нейтральных атомов для получения оптической мелассы О. К сожалению, мы должны двигаться дальше и можем только отослать читателя ко всё возрастающей литературе по этому предмету. И всё же следует упомянуть, что предельно достижимая с помощью лазерного охлаждения температура лежит в диапазоне микро-Кельвина. [c.533]

В связи с вопросами ионизации газа под действием лазерного излучения в гл. V добавлены параграфы, в которых рассматриваются излучение и поглощение света свободными электронами при столкновениях с нейтральными атомами. Живейший интерес, который сейчас проявляется к лазерам, побудил нас написать специальный параграф (в гл. II), посвященный полуклассической трактовке индуцированного испускания и лазерного эффекта. [c.9]

Простая модель линейной изотропной среды. Предположим, что в небольшой окрестности данной точки среда содержит N нейтральных атомов на единицу объема. Каждый атом состоит из частицы (электрона) с массой М и зарядом д (знак д не оговаривается), связанной упругой силой, пропорциональной смещению, с более тяжелым ядром, заряд которого равен по величине и противоположен по знаку заряду д. (Сюда мы включаем и тот случай, когда частота колебаний сОо равна нулю, т. е. нейтральную плазму.) Мы пренебрегаем относительно малым смещением ядер и вкладом этого смещения в Р. Мы предполагаем, что у атома нет ни постоянного, ни наведенного полями магнитного момента. Поэтому намагничение равно нулю. Далее, мы пренебрегаем флуктуациями и нерегулярностями в движении отдельных частиц и считаем, что каждая частица ведет себя как некая фиктивная средняя частица. Такое предположение означает, что каждая частица находится под действием силы электрического поля Ех (Ш) в месте нахождения частицы и некоторой средней силы, обуславливающей затухание ). Последняя учитывает потери энергии частицы вследствие соударения с соседними частицами (или вследствие излучения). Пренебрегаем также силой 9(у/с)ХВ, действующей на частицы, по сравнению с силой дЕ. Это пренебрежение справедливо в отсутствие постоянных магнитных полей и при малых значениях отношения v/ . (Оно остается справедливым даже в случае сильных электрических полей, образованных пульсирующим рубиновым лазером.) Таким образом, мы имеем следующее уравнение движения для х-компоненты заряда [c.495]

Вне области органических веществ люминесценция жидкости не слишком часто встречается. Поэтому в поисках жидких лазеров естественно отталкиваться от материалов, используемых в твердотельных лазерах. В большинстве твердотельных лазеров активные атомы (атомы, участвующие в процессе излучения) разбросаны в толще вещества-наполнителя, которым может быть или кристаллическая решетка, или аморфная среда. Жидкими аналогами этого могут быть активные растворы и нейтральные растворители. В твердых системах активными компонентами наиболее часто являются ионы лантанидов, или редких земель, и некоторые ионы металлов. Электроны, ответственные за оптические свойства редкоземельных ионов, расположены глубоко внутри электронного облака иона, и обычно хорошо защищены от влияния внешнего возмущающего воздействия. [c.46]

Возбуждение атомов в газовых лазерах обычно осуществляется с помощью электрического заряда. При этом в газе образуются ионы и свободные электроны, а поскольку они ускоряются электрическим полем, то приобретают дополнительную кинетическую энергию и в результате столкновения могут перевести нейтральный атом в возбужденное состояние. [c.288]

Лазеры на нейтральных атомах, типичным представителем которых является гелий-неоновый (Не-Ые) лазер, могут генерировать на любой из следующих длин волн Я.1 = 632,8 нм Л.2=1150 нм з = 3390 нм. Гелий-неоновый лазер был первым газовым лазером, созданным в 1960 г. Джаваном совместно с Беннетом и Эрриотом. В настоящее время наиболее распространенным является гелий-неоновый лазер, генерирующий красный свет с длиной волны 1 =632,8 нм. [c.289]

Представленный выше расчет является довольно грубым, поскольку он основан на предположении о том, что электрон теряет при столкновении часть своей энергии, равную б. Хотя данное условие выполняется при упругих столкновениях с атомами (в этом случае b = 2mfM), для неупругих столкновений это неочевидно [электрон-электронные столкновения не играют никакой роли в уравнении энергетического баланса (3.36), поскольку они просто перераспределяют скорости электронов без изменения их средней энергии]. Следует заметить, что упругие столкновения в действительности происходят намного чаш,е, чем неупругие (сечение упругих столкновений обычно много больше сечения неупругих столкновений). Однако доля энергии, теряемая при упругих столкновениях, очень мала. В самом деле, если бы упругие столкновения были основным механизмом охлаждения электронов, то основная часть энергии разряда тратилась бы на нагрев атомов, а не на их возбуждение, и разряд не был бы столь эффективным для накачки лазера. Другая причина, почему наши вычисления нельзя считать адекватными, состоит в предположении о максвелловском характере распределения, что не выполняется на практике [14]. Тем не менее в лазерах на нейтральных атомах и в ионных газовых лазерах отклонение от максвелловского распределения невелико, и в этих случаях в расчетах нередко используют максвелловское распределение. Однако в молекулярных лазерах, генерируюш,их на колебательных переходах, газ ионизован очень слабо и средняя энергия электронов мала Е ж 1 эВ, поскольку необходимо возбудить только колебательные состояния) по сравнению с энергией (10—30 эВ), необходимой для лазеров на нейтральных атомах и ионных газовых лазеров. Соответственно следует ожидать. [c.145]

В случае когда газ заключен в цилиндрическую трубку и ток разряда протекает вдоль этой трубки, радиальную зависимость плотности тока J можно найти аналитически [17, 18]. Как для лазеров на нейтральных атомах, так и для ионных газовых лазеров можно считать, что электрон-ионная рекомбинация происходит только на стенках. Безызлучательная ион-электронная рекомбинация (А,- + е) действительно не может происходить в объеме разряда, поскольку в таком процессе невозможно сохранение как полного момента, так и энергии частиц. Например, в лобовых столкновениях скорость V рекомбинировавшего атома дается простым выражением (полученным из условия сохранения импульса) v= (miVi- -m.2V2)/(т[ + т.2), где rrii (i=l, 2) — массы, а — скорости электрона и иона до столкновения. Для данных значений и Ог скорость v определяется однозначно. Следовательно, кинетическая энергия (mi + m2)y 2 также определена и в общем случае не равна сумме исходной кинетической энергии частиц и энергии рекомбинации. Однако излучательная ион-электронная рекомбинация является маловероятным процессом, поскольку для осуществления этого процесса избыточная энергия рекомбинации должна быть удалена в течение короткого времени столкновения. Трехчастичный же процесс e- Ai + M, в котором избыточная энергия передается третьему партнеру М, также маловероятен при используемых давлениях газа (несколько мм рт. ст.). [c.148]

В этих лазерах используются нейтральные атомы в виде газа или пара. Лазеры на нейтральных атомах составляют широкий класс, который включает в себя, в частности, лазеры, использующие почти все инертные газы (Не, Ne, Кг, Аг, Хе). Все лазеры на нейтральных атомах инертных газов генерируют в ИК-диапазоне (I—10 мкм), за замечательным исключением Не—Ne-лазсра, излучающего в зеленой и красной областях. Большой класс лазеров составляют также лазеры на парах металлов, таких, как РЬ, Си, Аи, Са, Sr и Мп. Эти лазеры, как правило, работают в видимой области. Наибольшее значение среди них приобрел лазер на парах меди, генерирующий на зеленом X = 510,5 нм) и желтом (X = 578,2 нм) переходах. Все лазеры на парах металлов являются самоограниченными и поэтому работают в импульсном режиме. [c.345]

Из многочисленного семейства лазеров для голографической съемки применимы два типа лазеров непрерывного действия — газовые лазеры (на нейтральных атомах с тлеюш,им разрядом, на ионизированных газах с дуговым разрядом) и твердотельные импульсные лазеры (на рубине, гранате и неодимовом стекле). Для воспроизведения голографических изображений и копирования пригодны те же непрерывные лазеры, что и для съемки, а также лазеры на парах металлов. Имеется класс лазеров на красителях, которые можно применить для проекции и в перспективе использовать для съемки голограмм. [c.36]

Слабоионизсванный постоянный высокочастотный разряд. В качестве среды для непрерывно действующих газовых лазеров на нейтральных атомах чаще всего используется положительный столб тлеющего разряда. Плотность тока в таком разряде обычно порядка 100—200 ма1см . Свойства плазмы положительного столба определяются напряженностью электрического поля вдоль разряда. В установившемся, неслоистом, однородном положительном столбе продольное электрическое поле таково, что число возникающих электронов и ионов равно диффузионным потерям заряженных частиц на стенках разрядной трубки. Электронная температура в плазме разряда автоматически устанавливается такой, которая необходима для поддержания потока положительных ионов и потерь электронов на стенках. В большинстве случаев, когда можно пренебречь объемной ионизацией и соударениями между электронами и атомами в метастабиль-ном состоянии, средняя электронная температура определяется главным образом произведением давления газа в трубке Р и диаметром трубки D. Чтобы воспроизвести заданные условия разряда в каком-либо чистом газе, необходимо только обеспечить постоянство про- [c.672]

Первые лазерные голограммы были получены с помощью гелий-неонового лазера с длиной волны излучения >,==0,6328 мкм, работающего на нейтральных атомах. Существующие гелий-неоновые лазеры могут генерировать непрерывные колебания также в ближней инфракрасной области спектра на следующих длинах волн 1,15 мкм и 3,36 мкм, имеющие узкие спектральные линии, что позволяет с их помощью получать 1олограммы сцен глубиной в несколько десятков метров. Однако малая мощность излучения таких лазеров (0,1—0,5 мВт) ограничивает возможность их применения, так как в. этом случае для получения голограммы требуется большое время. экспозиции, составляющее десятки минут. При увеличении мощности гелий-неоновых лазеров путем увеличения длины газоразрядной трубки увеличивается и ширина спектральной линии, так что при мощности 100 мВт гелий-неоновый лазер позволяет регистрировать сцены глубиной не более 20 см. [c.36]

В подавляющем большинстве газовых лазеров инверсия населенностей создается в электрическом разряде. При этом электроны разряда возбул<дают газ, создавая инверсию населенностей уровней энергии ионов, нейтральных атомов, устойчивых и неустойчивых молекул. Газоразрядный метод применим для возбуждения лазеров как в непрерывном, так и в импульсном режиме. Электрический разряд в газе бывает самостоятельным и несамостоятельным. Несамостоятельные разряды могут быть получены в газах высокого давления и больших объемах. Переход к несамостоятельным разрядам позволил резко поднять мощность и энергию излучения прежде всего таких лазеров с большим КПД, как С02-ла-зеры. [c.895]

МОДУЛЬ [продольной упругости определяется отношением нормального напряжения в поперечном сечении цилиндрического образца к относительному удлинению при его растяжении сдвига измеряется отношением касательного напряжения в поперечном сечении трубчатого тонкостенного образца к деформации сдвига при его кручении Юнга равен нормальному напряжению, при котором линейный размер тела изменяется в два раза] МОДУЛЯЦИЯ [есть изменение по заданному во времени величин, характеризующих какой-либо регулярный физический процесс колебаний <есть изменение по определенному закону какого-либо из параметров периодических колебаний, осуществляемое за время, значительно большее, чем период колебаний амплитудная выражается в изменении амплитуды фазовая указывает на изменение их фазы частотная состоит в изменении их частоты) пространственная заключается в изменении в пространстве характеристик постоянного во времени колебательного процесса] МОЛЕКУЛА [есть наименьшая устойчивая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами атомная (гомеополярная) возникает в результате взаимного притяжения нейтральных атомов ионная (гетерополярная) образуется в результате превращения взаимодействующих атомов в противоположно электрически заряженные и взаимно притягивающиеся ионы эксимерная является корот-коживущим соединением атомов инертных газов друг с другом, с галогенами или кислородом, существующим только в возбужденном состоянии и входящим в состав активной среды лазеров некоторых типов МОЛНИЯ <есть чрезвычайно сильный электрический разряд между облаками или между облаками и землей линейная является гигантским электрическим искровым разрядом в атмосфере с диаметром канала от 10 до 25 см и длиной до нескольких километров при максимальной силе тока до ЮОкА) [c.250]

В настоящее время для изготовления изобразительных голограмм в большинстве случаев используют лазеры непрерывного действия на нейтральных атомах (гелий-неоновые) и ионные (аргоновые и криптоновые). Это объясняется главным образом тем, что газовые лазеры с приемлемыми параметрами выпускаются отечественной и зарубежной промышленностью и практически могут использоваться голографистами. Однако у этих лазеров имеется ограниченное количество дискретных длин волн излучения, пригодных для съемки монохромных и цветных голографических изображений. Выбор длины волны определяется не только мощностью излучения лазера на этой длине волны, но также возможностью максимального согласования длин волн записи и воспроизведения с точки зрения создания оптимального изображения для субъективного восприятия зрителем. [c.86]

Процесс многофотониой ионизации молекул привлек к себе внимание исследователей вскоре после создания лазеров. Однако уже первый эксперимент [1.24] с простейшей молекулой водорода показал на значительную сложность этого процесса по сравнению с процессом многофотонной ионизации атомов. Действительно, при фиксированной интенсивности излучения наблюдалось в одном лазерном импульсе как образование молекулярных ионов водорода, так и атомарных ионов (протонов). Если первые были очевидным результатом многофотоиной ионизации молекулы, то атомарные ионы могли быть образованы как в результате диссоциации образовавшегося ранее молекулярного иона, так и в результате диссоциации нейтральной молекулы водорода с последующей многофотонной ионизацией атомов. В дальнейшем было выполнено много исследований, позволивших лишь к настоящему времени детально изучить процесс диссоциативной многофотониой ионизации как двухатомных молекул, так и ряда многоатомных молекул [1.25-1.26 . Сказанное выше относится к полям оптического диапазона частот и [c.24]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...