Курсовий проект
Технологія виготовлення аргонового лазера
Введення
лазер аргоновий технологічний
Лазер являє собою джерело монохроматичного когерентного світла з високою спрямованістю світлового променя. Основний фізичний процес, що визначає дію лазера, - це вимушене випускання випромінювання. Воно відбувається при взаємодії фотона з порушеною атомом при точному збігу енергії фотона з енергією збудження атома (або молекули).
Створено безліч різноманітних типів лазерів, що працюють в різних режимах: твердотільні, газові, напівпровідникові, волокон. Одним з представників газових лазерів є аргоновий.
Аргоновий лазер - високоенергетичний лазер, що випромінює безперервне світло переважно в блакитному і зеленому діапазонах лазер, що випромінює світло в синьо-зеленої частини видимого спектру з двома піками довжини хвилі - 488 і 514 нм. Аргонові лазери мають широке коло застосування, тому технологія їх виготовлення є досить важливим предметом дослідження.
1. Аналітичний огляд
лазер аргоновий технологічний
Історія аргонового лазера почалася в 1964 році, коли в одній з наукових лабораторій США вчені У. Бріджес і Х. Еркрефт використовували благородний газ аргон в якості активного середовища свого газового лазера.
Аргоновий лазер є представником «сімейства» газових лазерів, який використовує газ аргон в якості своєї активної середовища. Трубка з активним газом поміщається в оптичний резонатор, що складається в найпростішому випадку з двох паралельних дзеркал. Одне з них є напівпрозорим. Іспущенний в якому-небудь місці трубки світлова хвиля при поширенні її через газ посилюється за рахунок актів вимушеного випускання, що породжують лавину фотонів. Дійшовши до напівпрозорого дзеркала, хвиля частково проходить через нього. Ця частина світлової енергії випромінюється лазером у поза. Інша ж частина відбивається від дзеркала і дає початок нової лавині фотонів. Головним елементом охолодження в аргонових лазерах є вода і повітря.
аргоновий лазер можуть бути використані, наприклад, для накачування титан-сапфірового лазера і лазерів на барвниках. Ці лазери повсюдно використовуються у виробництві лазерних принтерів та інших друкованих пристроях, в літографії та медицині для лікування захворювань сітківки ока та інших захворюваннях очей.
1.1 Активна середу аргонового лазера
Активну середу аргонового лазера утворює плазма тліючого розряду з високою щільністю струму. Спрощена схема рівнів енергії для лазера на іонах аргону наведена на рис. 1.1. Найбільш інтенсивні переходи мають довжини хвиль 0,4880 і 0,5145 мкм. Ці рівні є рівнями іона аргону, так що для роботи аргонового лазера атоми повинні бути попередньо одноразово іонізовані. Основним станом у цій схемі є основний стан іона аргону, яке розташоване вище основного стану нейтрального атома аргону майже на 16 еВ. Крім того, верхні лазерні рівні лежать приблизно на 20 еВ вище основного іонного стану. Звідси випливає, що нейтральному атома аргону має бути передано значну кількість енергії для того, щоб перевести його на верхній лазерний рівень іона аргону.
Основний стан іона Аr + виходить шляхом видалення одного з шести 3 р-електронів зовнішньої оболонки аргону. Збуджені стану 4s і 4 р виникають, коли один з решти 3 р-електронів закидається на рівні відповідно 4s і 4p. Збудження верхнього лазерного 4 р-рівня відбувається за допомогою двоступеневого процесу, що включає в себе зіткнення з двома різними електронами. При першому зіткненні аргон іонізується, тобто переходить в основний стан іона Аr. Знаходиться в основному стані іон Аr + відчуває друге зіткнення з електроном, що призводить до порушення іона Аr + на 4 р-рівень.
Малюнок 1.1 - Схема рівнів енергії іонізованого аргону
Зі сказаного вище випливає, що генерацію в аргоновому лазері слід очікувати на переході 4p? 4s. Так як обидва рівня 4s і 4 р насправді складаються з багатьох підрівнів, аргоновий лазер може генерувати на багатьох лініях, серед яких найбільш інтенсивними є зелена (?=514,5 нм) і синя (?=488 нм).
Інверсія населенностей між верхнім (Е4) і нижнім (Е3) робочими рівнями створюється наступним чином (рис. 1.2). Рівень Е4, що має в порівнянні з рівнем Е3 більший час життя, заселяється іонами аргону за рахунок їх зіткнень з швидкими електронами в газовому розряді і за рахунок переходів збуджених іонів з групи розташованих вище рівнів Е5. У т...
