37. Рубиновый и газовый лазеры.

1. Рубиновый лазер. Рубиновый цилиндрический стержень Р на короткое время освещается мощной ксеноновой лампой Л , вследствие чего ионы хрома переходят с уровня W на W 1 3 , а затем возникает инверсное состояние. В какой-то момент один из ионов хрома спонтанно перейдёт из состояния с энергией W2 в основное состояние. Вследствие этого появляется фотон, который, столкнувшись с другими возбуждённым ионом хрома, приводит к появлению второго, дополнительного фотона с той же частотой и фазой, что и у падающего фотона. Оба фотона в дальнейшем сталкиваются с другими возбуждёнными ионами, стимулируя дальнейшее вынужденное излучение.Процесс продолжается и число фотонов лавинообразно нарастает. При попадании фотонов на зеркала З, расположенные на концах рубинового стержня ,большинство из них отражается и, двигаясь в обратном направлении, они продолжают стимулировать испускание ионами Cr3+новых фотонов. Небольшая доля фотонов, летящих то в одну, то в другую сторону между зеркалами, выходит через полупрозрачное зеркало на одном из концов трубки. Именно эти фотоны и образуют узкий когерентный пучок излучения лазера. Часть фотонов испускается внутри трубки не параллельно её оси. Такие фотоны покидают прибор через боковую поверхность трубки и не дают вклада в основной пучок. Следовательно, вклад в излучение лазера дают только фотоны, летящие вдоль оси цилиндра рубина, поэтому лазерный пучок бывает очень узким и параллельным, что не приводит к рассеиванию энергии в пространстве, как в случае обычных источников света. Лазеры на рубине работают в импульсном режиме и дают несколько вспышек в минуту. На практике чаще используются лазеры непрерывного

действия, рабочим веществом которых являются чаще всего газы.

2. Газовые лазеры. Принцип работы газового лазера такой же, как и рубинового лазера. Прежде всего, нужны атомы или ионы, в которых имеется метастабильный уровень энергии. Энергия в этом случае подводится за счёт электрического тока, пропускаемого через газ, который светится и даёт необходимые для работы лазера фотоны света. Рабочим веществом в этих лазерах являются такие газы, как углекислый газ, неон, аргон и т.д., поскольку молекулы этих газов имеют энергетические уровни, для которых легко достижима инверсная населённость. Один из широко распространенных лазеров ⎯ гелий-неоновый лазер, в котором используется газовая смесь 15% гелия и 85% неона. Неон имеет метастабильный уровень энергии, с помощью которого и достигается инверсное состояние. Гелий играет вспомогательную роль в процессе возбуждения. С помощью параллельных диэлектрических зеркал, отражающих в газоразрядную трубку до 99% излучения, осуществляется усиление света. Для повышения степени поляризации генерируемого света на концы трубки наклеиваются пластинки под углом Брюстера (tg iB = n). В результате свет, излучаемый лазером, будет плоскополяризованным.