0,4880 і 0,5145 мкм. Ці рівні є рівнями іона аргону, так що для роботи на даній операції атоми повинні бути попередньо одноразово іонізовані. Основним станом в 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. <В
Рис. 1 Схема рівнів енергії одноразово іонізованого аргону, що відносяться до роботи аргонового іонного лазера. br/>
Основний стан іона Аr + виходить шляхом видалення одного з шести 3р-електронів зовнішньої оболонки аргону. Збуджені стану 4s і 4р виникають, коли один з решти 3р-електронів закидається на рівні відповідно 4s і 4p. З урахуванням взаємодії з іншими 3р-електронами обидва рівня 4s і 4р складаються з декількох рівнів. Збудження верхнього лазерного 4р-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. Що знаходиться в основному стані іон Аr + відчуває друге зіткнення з електроном, що може призвести до наступних трьох різних процесів: 1) безпосереднє збудження іона Аr + на 4р-рівень, 2) збудження в більш високо лежачі стану з подальшими каскадними випромінювальними переходами на рівень 4р; 3 ) збудження на метастабільні рівні з наступним третім зіткненням з електроном, що призводить до порушення на 4р-рівень. Оскільки процеси 1 і 2 включають в себе два етапи, пов'язаних із зіткненнями з електронами, слід очікувати, що швидкість накачування у верхнє стан буде пропорційна квадрату густини струму розряду. Дійсно, швидкість накачування верхнього стану (dN2/dt) p повинна мати вигляд (dN2/dt) p ~ NeNt ~ N2e, де Ne і Nt - щільності електронів та іонів у плазмі (Ne? Ni в плазмі позитивного стовпа). Так як електричне поле в розряді не залежить від розрядного струму, щільність електронів Ne пропорційна щільності розрядного струму і з попереднього виразу випливає, що (dN2/dt) p ~ J2. Можна показати, що при високих щільності струму розглянутий вище процес 3 також призводить до того, що швидкість накачування пропорційна J2. Таким чином, накачування різко зростає із збільшенням щільності струму і для того, щоб розглянутий вище малоефективний двоступінчастий процес дозволив закачати досить іонів у верхнє стан, необхідні високі щільності струму (~ 1 кА/см2). Цим можна пояснити, чому перший запуск Аr +-лазера стався через близько 3-х років після запуску Ні-Ne-лазера. Іон Аr +, будучи закинутий на верхній лазерний рівень 4р, може релаксувати на рівень 4s допомогою швидкої (~ 10-8 с) випромінювальної релаксації. Однак слід зауважити, що релаксація з нижнього лазерного 4s-рівня в основний стан Аr + відбувається за час, який приблизно ...
