Методические указания к лабораторным работам по курсу "Основы физики лазеров". Летута С.Н. - 8 стр.

ройство осуществляющее обратную связь, необходимую для получения генера-
ции, называется резонатором.
      Газовым лазером называется оптический квантовый генератор с газооб-
разной активной средой. Наиболее обширную группу газовых лазеров состав-
ляют приборы, в которых инверсия заселенностей достигается с помощью
электрического газового разряда. Как и другие оптические квантовые генерато-
ры, газовый лазер состоит из трех основных частей: активной среды (газ или
смесь газов), оптического резонатора и системы возбуждения (накачки).
      Отличие газообразных активных сред от твердотельных состоит в малой
плотности вещества, вследствие чего спектр активных частиц (атомов, молекул,
ионов) не искажается взаимодействием полей соседних частиц. В силу этого в
газе энергетические уровни очень узкие, что обеспечивает высокую монохро-
матичность излучения. В газовых лазерах относительно просто можно осуще-
ствить селекцию типов колебаний (мод) и получить одномодовый и одночас-
тотный режим генерации. Малая плотность активной газовой среды обеспечи-
вает также высокую оптическую однородность, что позволяет использовать для
генерирования колебаний значительный объем активного вещества и получать
за счет этого излучение большой интенсивности. Пучок света в газе рассеива-
ется слабо, что способствует излучению высокой направленности. Применение
сверхкоротких импульсных разрядов в газе высокой плотности позволяет дос-
тичь уровней мощности излучения газовых лазеров (например, лазеров на N 2 и
эксимерных лазеров), характерных для твердотельных лазеров. Спектр излуче-
ния газовых лазеров простирается от вакуумного ультрафиолета до инфракрас-
ной области спектра.
                      1.4 Активная среда Не - Ne лазера
      Активная среда He-Ne лазера состоит из смеси нейтральных атомов гелия
и неона. Рабочим газом является неон, между уровнями атомов которого и соз-
дается инверсная заселенность. Атомы гелия служат для повышения эффектив-
ности "накачки" верхних "лазерных" уровней атомов неона.
      На рисунке 1.2 приведена упрощенная схема энергетических уровней не-
она и гелия. Уровни 21 s и 2 3 s гелия - метастабильные уровни. Время жизни
атомов гелия в этих состояниях достаточно большое ( ~ 10 −3 с), так как прямой
радиационный переход в состояние 11 s (основное состояние) запрещен прави-
лами отбора. Поэтому при возбуждении атомов гелия в разряде путем элек-
тронных ударов происходит накопление атомов на указанных уровнях. Конеч-
но, для возбуждения атомов гелия электроны должны обладать достаточной
кинетической энергией.
      В энергетическом спектре неона состояния 2s и 3s случайно оказались
совпадающими с метастабильными уровнями гелия. Благодаря этому при раз-
ряде гелия и неона происходит интенсивный обмен энергией, носящей резо-
нансный характер:
                              ( )
                       He ∗ 21 s + Ne осн → He осн + Ne (3s ) ,
                       He ∗   (2 s ) + Ne
                                3
                                            осн   → He осн + Ne (2s ) .

32