изонтальною смужкою висотою 7 мм.
Пересуваючи касету у вертикальному напрямку (мається механізм для каліброваного зсуву), можна на одну фотопластинку зробити кілька знімків.
Касета заряджається фотопластиной розміром 9х12. Для фотографування випромінювання з довжиною хвилі l = 6328 краще всього використовувати пластини "панхром". Замість пластини в касету може бути поміщений відрізок плівки (розташовується вертикально).
6. Вивчення роботи і зняття характеристик імпульсного оптичного квантового генератора
переломлення оптичний світло квантовий
Оптичними квантовими генераторами (ОКГ) на твердому тілі називаються такі прилади, в яких як активної керуючої середовища використовується кристалічний або аморфний діелектрик. Прикладами твердотільних ОКГ можуть служити широковідомі рубінові ОКГ або генератори на склі, активовані неодимом. Для них інверсія населеності утворюється на енергетичних рівнях атомів і іонів речовини, що у твердому агрегатному стані. Причому концентрація активних частинок в твердому матеріалі на кілька порядків перевищує концентрацію активних часток у газових середовищах. Тому в твердому тілі абсолютна величина інверсії населеності може побут істотно більше, ніж у газах. Звідси зрозуміло, що тверді активні середовища повинні характеризуватися високим коефіцієнтом підсилення. Це в свою чергу дозволяє отримувати великі потужності генерації і домагатися генерації при малій довжині активного елемента.
Тверде тіло як оптична середу має набагато меншою оптичної однорідністю за порівнянні з газами. Це призводить до виникнення об'ємних втрат на розсіювання, зниження добротності резонатора при значній довжині активного елемента. Тому активні елементи твердотільних ОКГ мають довжину не більше 50-60 см. для найбільш оптично однорідних матеріалів. Оптична неоднорідність середовища призводить до того, що сверхпороговое інверсія створюється не по всьому перетину активного елемента, а в певних вузьких каналах. Тому кут розбіжності пучка генерованого випромінювання, оцінюваний навіть з дифракційних міркувань, виявляється значним.
У твердому тілі взаємодія між частинками істотно спотворює структуру енергетичних рівнів. Так для спонтанного випромінювання характерна ширина смуги у кілька ангстрем. Ширина лінії генерації в кращому випадку складає долі ангстрем.
Спосіб створення інверсії в твердотільних ОКГ принципово відрізняється від накачування газових лазерів. Він не може бути пов'язаний з проходженням електричного струму через твердий діелектрик. Для них характерна оптичне накачування, при якій заселення збуджених станів досягається шляхом інтенсивного опромінення активного елемента випромінюванням зовнішнього джерела. Спеціально підібраний спектральний склад цього випромінювання або певне співвідношення між вірогідністю відповідних переходів призводить до переважного заселенню верхнього робочого рівня і виникненню інверсії.
Дія ОКГ на твердих тілах засновано на тих же квантовомеханічних принципах, що і газові лазери. Тому, тут, основні математичні викладки, показують умови генерації в твердотільних ОКГ, не наводяться (дивіться лабораторну роботу № 6 "Вивчення роботи і зняття характеристик газового лазера"). p> Мета лабораторної роботи - Ознайомити студентів з принципом роботи твердотільних ОКГ і властивостями його випромінювання, на основі активного елемента рубіна.
I. Рубін як активна середовище для імпульсних ОКГ.
Рубін - кристалічний мінерал, що має забарвлення від блідо-рожевого до яскраво-червоною. Структурою рубіна є кристалічна решітка Al 2 O 3 з впровадженими в неї тризарядних іонами хрому Cr 3 + . Вміст хрому коливається звичайно в межах від 0.05 до 0.5%. Колір кристала визначається вмістом хрому - чим більше хрому, тим більше червоний відтінок має рубін. Рубін має дуже великий твердістю, а також хорошою теплопровідністю, що сприяє швидкому охолодженню рубінового стрижня. Він вирізується у вигляді циліндричного стрижня, торці якого шліфуються до паралельності.
Активний елемент - рубін ОКГ повинен задовольняти наступним вимогам:
* допускати актівіровку елементами, на яких здійснюється генерація;
* бути хімічно стійким і механічно міцним, щоб забезпечити довговічність середовища;
* витримати значні нагріви, які можливі при високій щільності випромінювання оптичного накачування і генерації;
* технологія повинна бути доступна для масового виробництва;
* бути прозорим для випромінювання накачування і генерації;
* бути оптично однорідним, так як розсіювання на неоднорідностях середовища вносить додаткові втрати і знижує добротність резонатора.
Електронна конфігурація основного стану тризарядних іона хрому-3.
Внаслідок взаємодій між іонами кристалічної решітки основний стан розщеплене на ряд рівнів. Схема нижніх енергетичних рівнів наведена на рис. 7.1....
