Описание установки. Известно много типов лазеров, использующих в качестве активных сред вещества находящиеся в различных агрегатных состояниях

Известно много типов лазеров, использующих в качестве активных сред вещества находящиеся в различных агрегатных состояниях. Газовые лазеры наиболее универсальны, так как позволяют получать большие выходные мощности в непрерывном и импульсном режимах, широкий диапазон длин волн излучения, малую расходимость луча и высокую стабильность частоты.

В газовых гелий-неоновых лазерах накачка осуществляется за счет электрического разряда. Перевод атомов неона в возбуждённое состояние проводится в два этапа: вначале за счёт соударением с электронами (при разряде) атомы Не переводятся в метастабильное состояние 2 S (главное квантовое число n равно 2, орбитальное квантовое число l равно 0). Энергия этого состояния близка к энергии атомов Ne в состоянии 5 S. Так как длительность нахождения атомов Не в состоянии 2 S велика, концентрация атомов Не находящихся в этом состояния также высокая. Это приводит к тому, что за счёт соударения атомов He и Ne большое число атомов Ne переходит в состояние 5 S. На этом уровне создаётся инверсия заселённости. Вынужденное излучение происходит при переходе атомов Ne из состояния 5 S в состояние 3 P (n = 3, l = 1). Схема, поясняющая создание подобного индуцированного излучения показана на рис. 3.

Рис. 3. Схема получения инверсии заселённости уровней

в гелий-неоновом газовом лазере

В настоящей работе использован гелий-неоновый лазер ЛГ-207. Принципиальная схема такого лазера показана на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема гелий-неонового газового лазера

Основным элементом такого лазера является разрядная трубка 1. Трубка имеет накаливаемый катод 2 и анод 3 служащие для создания газового разряда в ней. Торцы трубки замкнуты стеклянными пластинками, ориентированными под углом Брюстера к оси трубки. Поэтому луч лазера, выходящий из торцов трубки линейно поляризован, причём вектор напряжённости электрического поля колеблется в вертикальной плоскости. Разрядная трубка помещена между зеркалами 4 и 5, образующими резонатор.

Фотон, возникший в активной среде за счёт спонтанного перехода возбуждённых атомов, рождает лавину фотонов, летящих в том же направлении. Часть фотонов этой лавины проходит через полупрозрачное зеркало, часть потеряется за счёт выхода через боковые стенки трубки (и некоторых иных эффектов), а часть отразится, и будет нарастать в активной среде. Для того чтобы в ОКГ началось излучение (самовозбуждение генератора) необходимо, чтобы увеличение числа фотонов в активной среде при проходе между двумя последовательными отражениями от зеркала 4, компенсировало потери фотонов.