ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
энергии в энергию излучения. В наиболее мощном газоразрядном лазере не-
прерывного действия на смеси газов CO
2
и N
2
формирование инверсии на-
селённостей состоит в следующем: электроны газоразрядной плазмы, ускоря-
емые электрическим полем, при столкновениях возбуждают колебания моле-
кул N
2
. В результате столкновений возбуждённых молекул N
2
с молекулами
CO
2
происходит заселение одного из колебательных уровней CO
2
, с инверси-
ей населённостей (КПД ≈ 30%).
Свет газоразрядных лазеров имеет наибольшую монохроматичность.
В газодинамическом лазере газовая смесь нагревается до температуры
Т ~ 2000 К, формируется сверхзвуковой поток, который, выходя из сопла,
расширяется. В результате быстрого охлаждения возникает инверсия на-
селённостей рабочих уровней. Кпд преобразо-
вания тепловой энергии в излучение газодина-
мического лазера составляет ~1%. Высокая
мощность газодинамических лазеров обеспе-
чивается большими габаритами.
Одним из наиболее простых и эффектив-
ных методов является метод оптической на-
качки, который был использован в первом ла-
зере на рубине. Рубин представляет собой
кристалл Al
2
O
3
с примесью (~0,05%) ионов
Cr
3+
, замещающих атомы Al. Поглощение све-
та, соответствующего синей и зелёной областям спектра, переводит ионы
Cr
3+
с основного уровня E
1
на возбуждённые уровни, образующие две широ-
кие полосы. Затем за время ~10
-8
с осуществляется безызлучательный пере-
ход этих ионов на уровни E
2
. Избыток энергии при этом передаётся кристал-
лической решётке. Время жизни ионов Cr
3+
на уровнях E
2
и составляет 1 мс.
Только по истечении этого времени ионы снова возвращаются на основной
уровень E
1
. Переходам E
2
→ E
1
и
E
2
→ E
1
соответствует излучение в красной
области спектра. Если освещать кристалл рубина источником света большой
интенсивностью в синей и зелёной областях спектра (полосы накачки), то
происходит накопление ионов Cr
3+
на уровнях E
2
и возникает инверсия на-
селённостей этих уровней по отношению к основному уровню E
1
. Это позво-
лило создать лазер, генерирующий излучение с λ = 0,69 мкм.
Метод оптической накачки обладает следующими преимуществами:
• применим для возбуждения сред с высокой концентрацией частиц
(твёрдые тела, жидкости).
• метод возбуждения весьма селективен.
Недостатком оптической накачки является малый КПД.
3.3. Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния
Комбинационное рассеяние света (КРС), связанное с тепловыми колеба-
ниями молекул, является следствием нарушения принципа суперпозиции:
световые волны и колебания среды оказывают взаимное влияние друг на дру-
35
h
ν
E
1
Al
2
O
3
+ ~0,05% Cr
3+
10
-8
с
10
-3
с
0,69 мкм
Е
2
Е
3
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- …
- следующая ›
- последняя »
