Квантовая и оптическая электроника. Практикум. Евтушенко Г.С - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

23
пилляра газоразрядной трубки увеличивает коэффициент усиления про-
порционально 1/D. Последнее происходит как из-за увеличения вероят-
ности распада на стенке капилляра метастабильного состояния неона 1s,
так и из-за увеличения количества возбужденного гелия (и тем самым
неона), а значит, и коэффициента усиления при сохранении постоянным
произведения p·D, т.е. при выполнении условия подобия тлеющих раз-
рядов при изменении диаметра газоразрядной трубки.
Наличие оптимальной плотности тока разряда обусловлено возник-
новением при больших токах ступенчатых процессов типа
e + Ne (1s) → Ne (2p) + e, (1.3)
приводящих к уменьшению инверсии. Кроме того при высоких плотно-
стях тока дезактивация метастабильных состояний (2
3
S
1
и 2
1
S
0
) атома
Не происходит не только за счет столкновений со стенками, но и при
сверхупругих столкновениях типа (рассмотрим на примере уровня 2
1
S
0
):
He (2
1
S
0
) + е → He (
l
S
0
) + е. (1.4)
Поскольку скорость этого процесса пропорциональна плотности элек-
тронов N
e
, а следовательно и плотности тока J, полную скорость дезак-
тивации можно записать в виде k
2
+ k
3
J. В этом выражении k
2
является
константой, характеризующей дезактивацию вследствие столкновений
со стенками, a k
3
J (где k
3
также константа) представляет собой скорость
процессов, связанных со сверхупругими столкновениями (1.4). С другой
стороны, скорость возбуждения можно записать как k
1
J, где k
1
также
константа. В стационарных условиях N
0
k
1
J = (k
2
+ k
3
J)N
*
, где N
0
– насе-
ленность основного состояния атома Не, а N* - населенность возбуж-
денного состояния 2
1
S
0
. Равновесное значение населенности уровня 2
1
S
0
задается выражением:
*
1
0
23
kJ
NN
kkJ
=
+
, (1.5)
из которого видно, что при высокой плотности тока возникает насыще-
ние населенности. Поскольку равновесная населенность 3s
2
состояния
атома Ne определяется резонансным переносом энергии из 2
1
S
0
состоя-
ния He, населенность верхнего лазерного уровня 3s
2
будет также на-
сыщаться с ростом плотности тока J. С другой стороны, эксперимен-
тально обнаружено, что при отсутствии генерации населенность нижне-
го лазерного уровня (2р
4
или 3р
4
) продолжает линейно расти с увеличе-
нием J (рис. 1.2) вследствие непосредственной накачки атомов Ne из
основного состояния и каскадных излучательных переходов с верхних
лазерных уровней. Таким образом, по мере увеличения плотности тока
разряда, разность населенностей, а с ней и выходная мощность, растет
до некоторого оптимального значения, а затем уменьшается.

Страницы