Оптические методы в информатике. Лантух Ю.Д. - 60 стр.

ния 1 / λ в мкм −1 . Переход от 1 / λ к энергии Е осуществляется по формуле
E = h c / λ . В процессе оптической накачки возбуждаются состояния (уровни),
обозначаемые как 4 F1 и 4 F 2 . Каждое из этих состояний изображено на рисунке
в виде некоторой энергетической полосы, ширина которой отвечает "размы-
тию" соответствующего уровня. Передавая часть энергии тепловым колебаниям
кристаллической решетки рубина, возбужденные ионы хрома относительно бы-
стро переходят из состояний 4 F1 и 4 F 2 на два близко расположенных метаста-
бильных уровня, условно обозначаемых 2 A и E . Эти уровни играют роль
верхних рабочих уровней. Нижний рабочий уровень обозначен 4 A 2 , он являет-
ся также основным уровнем. Таким образом, лазер на рубине может быть опи-
сан трехуровневой схемой.
        На рисунке 4.7, а представлен
спектр поглощения иона хрома в ру-
бине. Спектр имеет два максимума -
для состояний 4 F1 и 4 F 2 . Эти макси-
мумы       отвечают    длинам      волн
λ ' = 0,41 мкм (синяя полоса погло-
щения) и λ " = 0,55 мкм (желто - зе-
леная полоса поглощения). Ширина                   Рисунок 4.7
каждой полосы поглощения состав-
ляет примерно 0,1 мкм. Для накачки рубинового лазера применяют газораз-
рядную ксеноновую лампу. На рисунке 4.7, б показан спектр излучения, спон-
танно испускаемого ионами хрома на рабочем переходе (спектр люминесцен-
ции хрома в рубине). В спектре имеются две линии. Максимум одной из них
соответствует длине волны 0,6943 мкм (так называемая R1 − лииния ); мак-
симум другой - длине волны 0,6929 мкм ( R 2 − линия ). При лазерной генера-
ции реализуется практически только R1 − лииния .
        Лазер на гранате с неодимом. Лазер на иттрий - алюминиевом гранате,
активированном ионами неодима, является в настоящее время наиболее широко
применяемым твердотельным лазером. Он имеет сравнительно низкий порог
возбуждения и высокую теплопроводность, что позволяет реализовать генера-
цию при большой частоте следования световых импульсов, а также генерацию
в непрерывном режиме. КПД лазера сравнительно высок; он достигает не-
скольких процентов.
        При упрощенном рассмотрении лазера на гранате с неодимом можно
пользоваться четырехуровневой схемой.
        Для накачки рассматриваемого лазера применяют криптоновые лампы.
Иногда в кристаллическую решетку граната (содержащую в виде примеси ионы
неодима) дополнительно вводят еще одну примесь - ионы хрома, что позволяет
применять для накачки ксеноновые лампы. Ионы хрома в гранате имеют две
довольно широких полосы поглощения (при λ = 0,43 и 0,59 мкм) хорошо со-

144