очий Речовини є РУБІН - кристал оксиду алюмінію Al 2 O 3 (Корунд), у Який при вірощуванні введена домішка - оксид хрому Cr 2 O 3 . Червоній колір кристала рубіна обумовлення віпромінюванням Іона хрому Cr 3 + , что у крісталічній решітці заміщає Іон Al 3 + . Густота червоного кольору рубіна поклади від концентрації и онів Cr 3 + , у темно-червоному рубіні концентрація Cr 3 + досягає 1%. br/>В
Рис. 5.1 Схема ЕНЕРГЕТИЧНИХ рівнів у крісталі рубіна.
Крістал рубіна має Дві смуги поглинання: у зеленій й у блакітній частіні спектру. Крім ціх смуг є два вузьких ЕНЕРГЕТИЧНИХ Рівні E 1 й E ' 1 , при переході з якіх на основній рівень атом віпромінює світло з Довжину ХВИЛЮ та. Ширина ціх ліній, імовірність змушеніх переходів для Лінії больше, чем для, того что ця ймовірність Оберн пропорційна частоті в кубі v -3 .
При опроміненні рубіна білим світлом блакитна й зелена Частини спектру поглінаються, а червона відбівається. У рубіновому лазері вікорістається оптичні накачування ксенонові лампи, что Дає спалахи світла Великої інтенсівності при проходженні через неї імпульсу Струму. Газ ксенон при цьом розігрівається до кількох тисяч градусів. Безперервне накачування Неможливо, ТОМУ ЩО лампа не вітрімує трівалого нагрівання. Віпромінювання лампи накачування поглінається іонамі Cr 3 + в области смуг поглинання. Потім Із ціх рівнів іоні Cr 3 + Дуже швидка У результаті безвіпромінювального переходу переходять на енергетичні Рівні E 1 й E ' 1 . Надлишок ЕНЕРГІЇ передається крісталічній решітці и перетворюється в Енергію ее Коливань (Енергію фононів). Рівні E 1 й E ' 1 - метастабільні (година життя атома на Рівні E 1 дорівнює 4,3 мс). У такий способ створюється значний інверсна населеність активного середовища Щодо уровня E 0 . p> Крістал рубіна вірощують у вігляді круглого циліндра Довжина близьким 5 сантіметрів та діаметром близьким одного міліметра. br/>В
Рис. 5.2 Будова кристала рубіна та Поширення світловіх променів у ньом.
ксенонові лампи, что має форму циліндра й кристал рубіна містяться в дзеркальній порожніні з еліптічнім Перетин у фокусі еліпса. p> Завдяк цьом забезпечується практично повне фокусування віпромінювання накачування. Один з торців кристала рубіна зрізують так, щоб Забезпечити повне внутрішнє відбіття в рубіні, а Інший торець - под кутом Брюстера. Такий ЗРІЗ Забезпечує вихід Із кристала віпромінювання з відповідною лінійною полярізацією. Далі по ходу променів розташовують напівпрозоре дзеркало.
б) будова та принцип роботи газових лазерів
У гелій-неоновому He-Ne лазері активним СЕРЕДОВИЩА є газоподібна суміш гелію й неону. Генерація здійснюється при переходах между ЕНЕРГЕТИЧНА рівнямі Ne, а He відіграє роль посередника, через Який енергія накачування передається атомам Ne. p> Атом неону может генеруваті больше 130 різноманітніх ЕНЕРГЕТИЧНИХ переходів. Однак найбільш інтенсівнімі є Лінії віпромінювання 632,8 нм, 1.15 мкм та 3.39 мкм. При пропусканні Струму через суміш газів гелію та неону атоми гелію в результаті Електрон ударів збуджуються до станів та, Які є метастабільнімі, ТОМУ ЩО Перехід з них в основному стан для атома Заборонений квантово-механічнімі правилами відбору. br/>В
Рис. 5.3. Правила переходу для гелій-неонового лазера.
Колі збудженій атом гелію зіштовхується з незбудженім атомом неону, то енергія переходити від He до Ne. Цею Перехід відбувається й достатньо Ефективно, ТОМУ ЩО енергетичні Рівні 3S ї 2S атома неону збігаються з відповіднімі ЕНЕРГЕТИЧНА рівнямі атома гелію. Внаслідок цього на рівнях 3S й 2S у неону утворен інверсна населеність Щодо рівнів 3P й 2P. p> He-Ne лазер працює в неперервно режімі. На торці лазерної трубки наклеєні багатошарові дзеркала под кутами Брюстера до осі. Це Забезпечує лінійну полярізацію віпромінювання. У газовій трубці ТИСК гелію Рівний 332 Па, а неону 66 Па, Постійна Напруга на Електроди у трубці 4кВ, КОЕФІЦІЄНТИ відбіття дзеркал 0,999 й 0,990.
в) будова та принцип роботи напівпровідніковіх лазерів. p> При взаємодії електрона Із зовнішнім вплива у напівпровідніках, електрон, поглінаючі Енергію, переходити Зі стану з низько ЕНЕРГЕТИЧНА рівнем у стан з високим ЕНЕРГЕТИЧНА рівнем. Розглянемо pn-Переход, Який зображено на рис. 5.4. Если до нього прікласті пряма Напруга U R , ті в p-области буде відбуватіся інжекція електронів, а в n-области - дірок (у результаті діфузії неосновних носіїв зарядів). Ці неосновні носії, зустрічаючісь Із основному будуть рекомбінуваті, віпромінюючі світло з Довжину Хвилі, что відповідає шіріні забороненої Зони.
Рис. 5.4 Будова забороненої
Зони напівпровідніка br/>
Оскількі діфузійна довжина електронів багатая больше, чем ді...
