Раздел: Документация
0 ... 23 24 25 26 27 28 29 ... 60 Что такое твердотельный лазер? Твердотельный лазер — это лазер с твердым рабочим телом, содержащим активные ионы, за счет которых происходит усиление света. (Полупроводники — тоже твердые тела, но полупроводниковые лазеры из-за способа возбуждения не считают твердотельными.) В качестве рабочего тела используют среды, связывающие активные ионы, — так называемые матричные среды. Это могут быть кристаллы или аморфные тела, подобные стеклам. Например, рубиновый лазер, самый первый в истории, работал на сапфировой (А1203) матрице с ионами Сг3+ в качестве активных центров. Твердотельный лазер возбуждают светом. Схема его конструкции показана на рис. 64. Она состоит из лазерного стержня, источника световой накачки, отражателя для повышения эффективности световой накачки и резонатора из двух полупрозрачных зеркал. Активные ионы в лазерной среде под действием света переходят из основного состояния в возбужденное, затем, не излучая, — в нижнее возбужденное состояние, но следующий переход вниз сопровождается излучением и называется излучательным. Применяя резонатор, настроенный иа длину волны, соответствующую этому переходу, осуществляют лазерную генерацию. Часто используемый лазер — это лазер на иттрие-во-алюминиевом гранате (Y2Al20i5) с включением ионов неодима Nd*+, так называемый YAG : Nd-ла-зер. На рис. 65 показана энергетическая диаграмма Источник световой накачки  Собиратель светаЛазерный стержень Рис. 64. Твердотельный лазер Длина волны излучения, мкм П)1,7-2,1 (2)1,3-1,4 (3)1.05-1,12 (4)0,94 Рис. 65. Диаграмма энергетических уровней YAG: Nd+Лазера этого лазера. При возбуждении все электроны собираются на уровне Е, откуда осуществляются переходы (/) — (4). Среди них переход (<3) захватывает 60 % всей энергии, из-за чего наиболее вероятно излучение с длиной волны 1,0684 мкм. Лазер, использующий в качестве активных ионы гольмия Но3* (YAG: Но-лазер), излучает с длиной волны 2,0975мкм и имеет практическую ценность как пригодный для операций на сетчатке (незначительно повреждает ткани глаза). Материал YLE (LiYE4) привлекает внимание как хорошая матричная среда для активных ионов многих элементов. В качестве матричного материала применяют также стекла, поскольку их можно изготовить оптически однородными и с необходимыми оптическими и механическими свойствами. Типичный представитель — лазер на неодимовом стекле. Монохроматичность и направленность твердотельного лазера хуже по сравнению с газовым, но выше усиление и выходная мощность (при непрерывном излучении от 10 мВт до 100 Вт, в импульсном режиме— от 1 кВт до 1 МВт, а при излучении с модулируемой добротностью — от 1 МВт до 1 ГВт). Твердотельный лазер часто используют там, где необходима высокая выходная мощность. Так, YAG : М3+-лазер применяется для обработки материалов. Он осуществляет сверление, резку, разметку и снятие заусенцев (рис. 66). Отметим, что лазер на углекислом газе имеет значительно более высокий КПД, но в десять раз большую длину волны, поэтому неэффективен при обработке материалов. Кроме того, твердотельные лазеры применяют для отжига с целью устранения дефектов, образовавшихся в полупровод-  Рис. 66. Лазерная обработка материалов нике после инжекции (лазерный отжиг). Д.~я того чтобы использовать энергию ядерного синтеза, инициируют его лазерным лучом, сфокусированным для увеличения плотности энергии. Применяют для этой цели лазер иа стекле. Что такое лазер на красителях? Лазеры на красителях, или лазеры на красках, используют в качестве активной среды растворы органических красителей. Впервые успешно осуществил иа иих лазерную генерацию в 1966 г. Сорокин с сотрудниками. В настоящее время известно свыше ста видов красителей — активных сред. Они дают лазерную генерацию в широкой области спектра— от инфракрасной до ультрафиолетовой. Особенности лазера на красителях: благодаря широкому спектру свечения красителя длина волны лазерной генерации может изменяться в широких пределах; вследствие большого по сравнению с возбуждающим излучением поглощения велик КПД; усиле* ние света — на уровне твердотельного лазера. На рис. 67 показаны электронные уровни молекул красителя. Уровни сииглетных (S) состояний с антипараллельными спинами и триплетиых (Т) состояний с параллельными спинами обозначены группами горизонтальных линий — колебательных и вращательных уровней. 0 ... 23 24 25 26 27 28 29 ... 60
|
