тну роль, яку відіграє азот в ефективному порушенні верхнього лазерного рівня, можна бачити на спрощеній діаграмі електронних енергетичних рівнів. Коливальні рівні азоту є метастабільними, в результаті чого найбільш ймовірний спосіб зняття збудження полягає в резонансної передачі при зіткненні з розташованої в основному стані молекулою СО 2, яка, таким чином, порушується до рівня 00 ° 1. Слід зазначити, що з кожним коливальним рівнем пов'язано велика кількість близько розташованих, високоенергетичних обертальних станів. В результаті можуть збуджуватися багато лазерні переходи в області 10,6 і 9,6 мкм, а також на прилеглих довжинах хвиль. Близькість лазерного енергетичного рівня до основного поряд з високою ймовірністю збудження рівня 00 ° 1 роблять СО 2-лазер дуже ефективним, причому цілком досяжний загальний ККД понад 10%. Проте це є причиною обмеження вихідної потужності, так як при нагріванні газу рівень 01 0 1 стає термічно заселеним, що перешкоджає зняттю збудження з нижнього лазерного рівня. Тут більш привабливим є гелій, так як за рахунок хорошої теплопровідності він сприяє охолодженню розряду, а завдяки зняттю збудження в результаті зіткнення молекул населеність нижнього лазерного рівня зменшується швидше. Перевагою гелію є ще й те, що шляхом зміни його тиску можна здійснювати деякий управління розподілом енергії електронів в розряді, а це може використовуватися для отримання максимальної швидкості збудження на верхній енергетичний рівень.
прикладається до модулятору напруга змінює площину поляризації випромінювання в резонаторі, а отже, і пропорційну частину виведеної за допомогою дифракційної решітки вихідної потужності. Більш ефективно використовувати внутрірезонаторними, а не зовнішню модуляцію, яка вимагає менших модулирующих напруг.
Принцип генерації когерентних «оптичних коливань квантовими генераторами заснований на явищі вимушеного чи індукованого випромінювання. Саме «вимушеність» випромінювання зумовлює високий ступінь когерентності генеруючих коливань, спрямованість і більшу спектральну щільність потужності. Механізм вимушеного випромінювання квантовими системами можна строго пояснити з позицій квантової електродинаміки. Спрощене пояснення засноване на методі визначення коефіцієнтів вимушеного і спонтанного випромінювання, розробленому перші Альбертом Ейнштейном. Нижче на основі останнього методу виводяться співвідношення інверсної населеності, а також умови самозбудження і генерації оптичного квантового генератора (ОКГ).
Розглянемо систему частинок (атомів, молекул або іонів), що знаходяться в стані термодинамічної рівноваги. Позначимо загальне число часток, що складають систему, через N 0. Нехай система характеризується, серед інших інших, двома енергетичними рівнями E 1 і Е 2. Населеність цих енергетичних рівнів позначимо через N 1 та N 2 (населеність енергетичного рівня дорівнює числу часток з даною енергією в одиниці об'єму). Відповідно до закону Больцмана населеності цих енергетичних рівнів при термодинамічній рівновазі виражаються як
,
де Т - абсолютна температура, К; k - постійна Больцмана.
Ці формули не враховують ступеня виродження рівнів. Співвідношення населенностей має вигляд:
,
де.
Температура, виражена через відношення заселеність рівнів, визначається:
.
Згідно з цим (співвідношенню на...
