p align="justify"> Велику групу газових лазерів складають газорозрядні лазери, в яких активним середовищем є розріджений газ (тиск 1-10 мм рт. ст.), а накачування здійснюється електричним розрядом, який може бути тліючим або дуговим і створюється постійним струмом або змінним струмом високої частоти (10-50 МГц).
Існує кілька типів газорозрядних лазерів. У іонних лазерах випромінювання виходить за рахунок переходів електронів між енергетичними рівнями іонів. Прикладом служить аргоновий лазер, в якому використовується дугового розряд постійного струму.
Лазери на атомних переходах генерують за рахунок переходів електронів між енергетичними рівнями атомів. Ці лазери дають випромінювання з довжиною хвилі 0,4-100 мкм. Приклад - гелій-неоновий лазер, що працює на суміші гелію і неону під тиском близько 1 мм рт. ст. Для накачування служить тліючий розряд, створюваний постійною напругою приблизно 1000 В.
До газорозрядним відносяться також молекулярні лазери, в яких випромінювання виникає від переходів електронів між енергетичними рівнями молекул. Ці лазери мають широкий діапазон частот, відповідний довжинах хвиль від 0,2 до 50 мкм.
Найбільш поширений з молекулярних лазер на діоксиді вуглецю (СО2-лазер). Він може давати потужність до 10 кВт і має досить високий ККД - близько 40%. До основного вуглекислому газу зазвичай ще додають домішки азоту, гелію та інших газів. Для накачування застосовують тліючий розряд постійного струму або високочастотний. Лазер на діоксиді вуглецю створює випромінювання з довжиною хвилі близько 10 мкм. Схематично він показаний на рис. 1.
Рис. 1 - Принцип пристрою СО2-лазера
Різновид СО2-лазерів - газодинамічні. У них інверсна населеність, необхідна д?? я лазерного випромінювання, досягається за рахунок того, що газ, попередньо нагрітий до 1500 К при тиску 20-30 атм, надходить у робочу камеру, де він розширюється, а його температура і тиск різко знижуються. Такі лазери можуть дати безперервне випромінювання потужністю до 100 кВт.
До молекулярним відносяться так звані ексимерні лазери, у яких робочим середовищем є інертний газ (аргон, ксенон, криптон і ін.), або його з'єднання з хлором або фтором. У таких лазерах накачування здійснюється не електричним розрядом, а потоком так званих швидких електронів (з енергією в сотні кеВ). Випромінювана хвиля виходить найбільш короткою, наприклад, у лазера на аргоні 0,126 мкм.
Великі потужності випромінювання можна отримати, якщо підвищити тиск газу і застосувати накачування за допомогою іонізуючого випромінювання в поєднанні з зовнішнім електричним полем. Іонізуючим випромінюванням служить потік швидких електронів або ультрафіолетове випромінювання. Такі лазери називаються електроіонізаціоннимі або лазерами на стиснутому газі. Схематично лазери такого типу показані на рис. 2.
Рис. 2 - Електроіонізаціонная накачування
Збуджені молекули газу за рахунок енергії хімічних реакцій виходять в хімічних лазерах. Тут використовуються суміші деяких хімічно активних газів (фтор, хлор, водень, хлористий водень та ін.). Хімічні реакції в таких лазерах повинні протікати дуже швидко. Для прискорення застосовуються спеціальні хімічні агенти, які виходять при дисоціації молекул газу під дією оптичного випромінювання, або електричного розряду, або електронного пучка. Прикладом хімічного лазера може служити лазер на суміші фтору, водню і вуглекислого газу.
Особливий тип лазера - плазмовий лазер. У ньому активним середовищем служить Високоіонізоване плазма парів лужноземельних металів (магній, барій, стронцій, кальцій). Для іонізації застосовують імпульси струму силою до 300 А при напрузі до 20 кВ. Тривалість імпульсів 0,1-1,0 мкс. Випромінювання такого лазера має довжину хвилі 0,41-0,43 мкм, але може також бути в ультрафіолетовій області.
2.4 Напівпровідникові лазери
Хоча напівпровідникові лазери і є твердотільними, їх прийнято виділяти в особливу групу. У цих лазерах когерентне випромінювання виходить внаслідок переходу електронів з нижнього краю зони провідності на верхній край валентної зони. Існує два типи напівпровідникових лазерів. Перший має пластину бездомішкового напівпровідника, в якому накачування виробляється пучком швидких електронів з енергією 50-100 кеВ. Можлива також оптичне накачування. В якості напівпровідників використовуються арсенід галію GaAs, сульфід кадмію CdS або селенід кадмію CdSe. Накачування електронним пучком викликає сильне нагрівання напівпровідника, отчого лазерне випромінювання погіршується. Тому такі лазери мають потребу в гарному охолодженні. Наприклад, лазер на арсеніді галію прийнято охолоджувати до температури...
