Оптические методы в информатике. Лантух Ю.Д. - 59 стр.

танного испускания); более высокое давление гелия в газовой смеси, вследствие
чего уменьшается вероятность обратной передачи энергии (от неона к гелию).

     4.3.2 Твердотельные лазеры

        Твердотельными называют лазеры, активная среда которых представляет
собой диэлектрический кристалл или стекло, в которые введены (в виде приме-
си) специальные ионы, играющие роль активных центров. В твердотельных ла-
зерах применяется только оптическая накачка.
        Оптическая накачка. При оптической накачке происходит возбуждение
активных центров за счет излучения специального источника света (источника
излучения накачки). В качестве таких источников используются газоразрядные
импульсные лампы, лампы непрерывного горения (газоразрядные и накалива-
ния), искровые разрядники, пламя и так далее. Источником накачивающего из-
лучения может служить также вспомогательный лазер.
        Чтобы оптическая накачка была эффективной, необходимо выполнение
двух условий. Во-первых, уровень возбуждения активного центра должен иметь
достаточно большую ширину. Иначе говоря, линии поглощения накачивающе-
го излучения должен соответствовать относительно широкий участок, а шкале
частот (шкале длин волн). Во-вторых, необходимо, чтобы максимум линии по-
глощения активного центра попадал в область спектра частот накачивающего
излучения, характеризующуюся высокой интенсивностью. Только при выпол-
нении этих условий оптическая накачка может стать достаточно эффективной;
в противном случае доля полезно расходуемой мощности накачивающего излу-
чения будет незначительной.
        Твердотельный лазер. В твердотельном активном элементе различают
матрицу (основу) и введенный в матрицу в виде примеси активатор (активные
центры). Используются как кристаллические, так и аморфные (стеклянные)
матрицы. Наиболее широко используются так называемые оксидные кристаллы
с упорядоченной структурой. К ним относятся, в частности, кристалл окиси
алюминия (Al2O3), активированный ионами хрома (Cr3+), а также кристалл ит-
трий-алюминиевого граната (Y3Al5O12), активированный ионами неодима
(Nd3+). Первый кристалл есть активный элемент лазера на рубине, а второй - на
гранате с неодимом. Указанные лазеры являются, пожалуй, наиболее широко
применяемыми твердотельными лазерами.
        Лазер на рубине. Впервые лазерная генерация была осуществлена на ру-
бине. Благодаря большой механической прочности, теплопроводности кристал-
лов рубина, возможности выращивания кристаллических образцов с высоким
оптическим качеством лазеры на рубине до сих пор широко используются на
практике.
        Рубин - окись алюминия, содержащая в качестве примеси ионы хрома. В
лазерах обычно используют розовый рубин с содержанием хрома 0,05%
(1,6 ⋅ 1019 ионов хрома в 1см 3 ). На рисунке 4.6 представлена схема уровней ак-
тивного центра (иона хрома) в рубине. По вертикальной оси отложены значе-
                                                                            143
             Рисунок 4.6