а напівпровідник падає потік квантів електромагнітного випромінювання, енергія яких перевищує ширину забороненої зони hv> Eg. Падаюче випромінювання поглинається в речовині, так як утворюються електронно-діркові пари. Одночасно з процесом утворення електронно-доручених пар протікає процес їх рекомбінації, що супроводжується утворенням кванта електромагнітного випромінювання.
Для реалізації процесу випромінювальної рекомбінації необхідно виконати дві умови. По-перше, електрон і дірка повинні локалізуватися в одній і тій же точці координатного простору. По-друге електрон і дірка повинні мати однакові за значенням і протилежно спрямовані швидкості. Іншими словами, електрон і дірка повинні бути локалізовані в одній і тій же точці простору. Так як імпульс утворюється в результаті рекомбінації електронно-діркової пари фотона значно менше порівняно з квазіімпульсамі електрона і дірки, то для виконання закону збереження квазіімпульса потрібно забезпечити рівність квазіімпульсів електрона і дірки, що у акті випромінювальної рекомбінації.
Малюнок 4 - Електронно-дірковий перехід в напівпровіднику
Потік квантів випромінювання, енергія яких знаходиться в межах від hv=Ec-Ev до hv=Fn-Fp, поширюється через збуджений напівпровідник безперешкодно.
У випадку з оптичним накачуванням світло від потужної некогерентной лампи за допомогою відповідної оптичної системи передається активному середовищі. ККД накачування лазера можна розглядати що складається з чотирьох різних етапів:
) випускання випромінювання від лампи
) перенесення цього випромінювання до активного стрижня
) поглинання його в стержні
) Передачі поглиненої енергії верхньому лазерному рівню
Малюнок 5 - Найбільш широко використовувані системи оптичного накачування: а - форма спіралі; b - форма циліндра; в - конфігурація з щільною упаковкою.
За типом оптичного накачування розрізняють лазери з поздовжньо накачуванням і лазери з поперечною накачуванням. [10]
У безперервних СО2-лазерах з поздовжньою прокачуванням суміш газів прокачується з надзвуковою швидкістю, що дає можливість охолоджувати її шляхом швидкого видалення суміші з робочої зони в охолоджувач і тим самим подолати обмеження на вихідну потужність. Прокачування з великою швидкістю означає збільшення кількості активних центрів, що дозволяє збільшити середній струм і тим самим знімається потужність. У сучасних лазерах досягнуті параметри за потужністю ~ 1 кВт / м і більше. За межами резонатора газ не тільки охолоджується, а й проходить необхідну генерацію 2 СО + О2=2 СО2 в присутності каталізатора. У цьому режимі лазер працює практично в автономному режимі. В даний час СО2-лазери з швидкою поздовжньої прокачуванням (потужністю 1-3 кВт) знайшли широке застосування у багатьох операціях з обробки та термообробці матеріалів і, зокрема, для лазерного різання металів товщиною до декількох міліметрів.
Безперервні С02-лазери з поперечною прокачуванням (ТЕ-лазери)
1 - газовий контур, 2 - розрядна камера з резонатором, 3 - теплообмінник, 4 - вентилятор, 5 - повільний напуск свіжої суміші, 6 - повільна відкачка відпрацьованої суміші.
Малюнок 6 - СО2-лазери з поп...
