Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

26
переходах между уровнями свободных ионов (инертные газы или смеси гелия
или неона с парами металлов Cd, Zn, Se, Te, Hg); 3) молекулярные лазеры, ге-
нерирующие на переходах между уровнями молекул (смесь углекислого газа с
азотом).
Наиболее широко используются He-Ne лазеры. В качестве рабочего газа ис-
пользуется смесь гелия и неона при давлении p = 1-5 мм рт.ст., причем массо-
вая доля гелия в смеси в 5-10 раз больше, чем неона. Для описания процессов
возбуждения и генерации используется четырехуровневая схема. В рабочей
смеси при зажигании тлеющего газового разряда происходит возбуждение сво-
бодными электронами атомов гелия в электрическом поле, энергия которых
при соударении разнородных атомов передается атомам неона. В них происхо-
дят излучательные переходы с длинами волн 0,633; 1,15; 3,39 мкм (полное чис-
ло линий около 20). С помощью резонатора выделяется излучение с необходи-
мой длиной волны (обычно 632,8 нм).
Особенности газовых лазеров.
1. Низкий КПД вследствие неэкономичного возбуждения атомов He (полезно
используется не более 5% энергии электронов газовой плазмы).
2. Невысокая мощность излучения.
3. Исключительно узкая ширина полосы генерации (в разреженном газе от-
сутствует взаимодействие излучающих атомов).
Параметры типичного He-Ne-лазера с трубкой длиной L ∼30-40 см и диамет-
ром в несколько сантиметров следующие: выходная мощность излучения
∼ 1-10 мВт, КПД – 0,1-0,5%, ∆λ/λ - 10
-7
-10
-9
(до 10
-12
у отдельных образцов),
диаметр луча 0,3-2 мм.
Основной недостаток: высокое напряжение возбуждения (∼1 кВ при горении
и до 10 кВ при возбуждении разряда); вследствие этого габаритные размеры ис-
точника питания в несколько раз больше, чем у активного элемента, а общая их
масса составляет обычно несколько килограммов. Попытки миниатюризации
этих лазеров показали, что их длина не может быть намного меньше 10 см, что
обуславливается малым значением коэффициента усиления разреженных газов.
Кроме гелий-неоновых лазеров определенный интерес для оптоэлектроники
представляют также газовые лазеры с аргоновым (λ
изл
= 0,488 и 0,515 мкм), кри-
птоновым (λ
изл
= 0,568 мкм) и гелий-кадмиевым (λ
изл
= 0,442 мкм) наполнением,
однако они отличаются еще большей громоздкостью и высокой стоимостью.
К газовым относятся также эксимерные, электроионизационные и химиче-
ские лазеры, применяемые сравнительно редко.
Твердотельные лазеры
К этой группе относятся лазеры, активной средой которых являются твердо-
тельные диэлектрики (кристаллические или аморфные), легированные актива-
торами (3d, 4f, 5f элементами). С точки зрения оптических, физико-химических,
механических и технологических свойств оптимальной совокупностью пара-

Страницы