Сборник технических статей

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Газовые лазеры

Печать

В оптических локационных системах находят применение и газовые лазеры. Механизм возбуждения лазера на смеси гелии — неон основан на взаимодействии атомов этих газов, имеющих близкие энергетические уровни. Возбуждение атомов происходит как за счет соударений их с электронами, так и за счет столкновений между собой. Накачка лазера осуществляется высокочастотным электромагнитным полем или постоянным током. Конструкция лазера на смеси гелий — неон условно показана на рисунке ниже.

Упрощенное изображение газового лазера
Упрощенное изображение газового лазера

Разработаны газовые лазеры, действие которых основано на диссоциативной передаче возбуждения. В таких приборах используется смесь инертного газа с каким-либо газом, имеющим двухатомную молекулярную структуру. Возбужденный атом инертного газа при соударении разбивает молекулу двухатомного газа на два атома. При этом один из атомов возбуждается до более высокого энергетического уровня, что и приводит к излучению, в то время как другой поглощает оставшуюся энергию. Этим исключается необходимость выравнивания энергетических уровней обоих газов, как в лазере на смеси гелий — неон. В качестве активной среды в рассматриваемых лазерах могут использоваться азот, бром, окись углерода, гексафлуорид серы, смеси аргона и кислорода, неона и кислорода.

Спроектированы газовые лазеры, в которых активным материалом является только один газ, например гелий, неон, аргон, криптон, ксенон. В таком лазере вследствие непрерывного дугового разряда некоторые атомы ионизируются, появляются свободные электроны. Эти электроны возбуждают другие атомы газа, поднимая их на более высокий энергетический уровень. Затем электроны с высшего энергетического уровня переходят на более низкий, вызывая когерентное излучение.

Газовые лазеры имеют большие преимущества по сравнению с другими типами лазеров. Они обладают высокой степенью когерентности, т. е. излучают в очень узком диапазоне частот. Расходимость луча таких генераторов может быть чрезвычайно малой и не превышать нескольких десятков угловых секунд. Газовые лазеры в импульсном режиме могут работать с большой частотой следования (десятки килогерц).