Газовый лазер - лазер с активной средой в виде газов, паров или их смесей.
Как и всякий лазер, газовый лазер содержит активную среду, обладающую усилением на одной или
неск. линиях в оптич. диапазоне спектра, и оптический резонатор (в простейшем
случае состоящий из двух зеркал, между к-рыми помещена активная среда).
Особенности газового лазера определяются свойствами активной среды, плотность к-рой меняется в широких пределах (давление от 10-3 мм рт. ст. до десятков атмосфер), однако она значительно меньше, чем в конденсированных средах. По этой причине газовая активная среда в большинстве случаев прозрачна в широкой области спектра и обладает узкими линиями поглощения и излучения. Газовые лазеры могут генерировать узкие линии излучения, лежащие в широкой области спектра, в т. ч. и в далёкой коротковолновой (где нет прозрачных конденсированных сред), Газовые лазеры позволяют получать предельно узкие и стабильные линии генерации. Малая плотность активной среды определяет малость температурных изменений показателя преломления. Это позволяет сравнительно легко получать с газовых лазеров предельно малую (дифракционную) расходимость излучения. Многообразие физ. процессов, приводящих к образованию инверсии населенностей, создаёт большое разнообразие типов, характеристик и режимов работы газовых лазеров. Возможность быстрой прокачки газовой активной среды через оптич. резонатор позволила в газовых лазерах достичь рекордно больших ср. мощностей излучения.
Газовые лазеры, работающие в непрерывном
и импульсном режимах, существенно различаются как конструктивно, так и по характеристикам.
Для непрерывной генерации требуется, чтобы механизм накачки обеспечивал
стационарную во времени инверсию населенностей уровней рабочего перехода. Для
этого необходимо эффективное возбуждение верхнего и возможно быстрый распад
(опустошение) нижнего уровней. В импульсном режиме можно обеспечить высокую
скорость накачки и легче избежать перегрева активной среды.
По характеру возбуждения активной среды газовые лазеры принято подразделять
на след. классы: газоразрядные
лазеры, газовые лазеры с оптич. возбуждением (см. Оптическая накачка ),
газовые лазеры с возбуждением заряж. частицами, газодинамические лазеры, химические лазеры. По типу переходов,
на к-рых возбуждается генерация газовых лазеров, различают газовые лазеры на атомных переходах, ионные лазеры, молекулярные лазеры на электронных,
колебательных и вращательных переходах молекул и эксимерные лазеры. По
механизмам образования инверсии населенностей выделяют газовые лазеры с
возбуждением электронным ударом, с передачей возбуждения от частиц вспомогат.
газов, рекомбинационные газовые лазеры, газовые лазеры с прямым оптич. возбуждением, фотодиссоционные газовые лазеры и др. В ряде
случаев реализуются комбинированное возбуждение и сложные механизмы инверсии.
На газовых лазерах получена генерация на более чем 6000 отдельных линиях в очень широкой области спектра от вакуумного УФ до субмиллиметровых волн. Газовым лазерам посвящается примерно половина научных публикаций по лазерам, из них более 60% - газоразрядным лазерам. Конструктивные особенности, мощность генерации, кпд и др. характеристики газовых лазеров меняются в очень широких пределах. Большое число газовых лазеров различных типов выпускается серийно.
Г. Г. Петраш
|
|
 |
