Принцип работы гелий-неонового лазера. Инверсная населенность энергетических уровней. Возникновение и развитие фотонных лавин

Излучение Не-Ne лазера возникает за счет энергии электрического тока, пропускаемого через смесь разрядной трубки (в трубке 2 электрода). Состав: 2 плоскопараллельных зеркала, 1- полупрозрачное для излучения. Рабочая смесь – смесь газов гелия и неона (в соотношении: 10:1 и давление 10Па). Низкое давление в разрядной трубке – условие возникновения тлеющего разряда, между электродами создается электрическое поле (возле катода напряженность больше – способствует поддержанию концентраций свободных зарядов). Излучающими являются атомы неона. В Не-Nе лазере реализуется трехуровневая схема преобразований:

Е

Е₂ Возбужденный уровень

Безизлучательный переход

Е₃ ●●●●● Рабочий уровень

Излучение света

Накачка hν=E₃-E₁

Е₁ ●●●

Основной уровень

Накачка: атомы Не и Nе переводятся с основного на более высокие уровни энергии. Атомы Не пребывают в возбужденном состоянии в сто раз дольше: в течение t=10^-6сек (эсо свойство - метастабильность). Атомы Не передают свою энергию атомам Nе: ВАГ+НАН→НАГ+ ВАН.

Источником лаз излучения явл-ся неоновая компонента смеси.

Атомы Nе, находящиеся на уровне Е₃, являются метастабильными→их большое количество. Достигается состояние смеси, при котором концентрация атомов Nе на уровне Е₃ больше, чем на основном Е₁ (в нелазерных средах наоборот) – это инверсная заселенность энергетических уровней. Среда с инверсной заселенностью обладает необычными оптическими свойствами: свет, проходя через нее усиливается.

Когда атом Nе уходит с Е₃ на Е₁, происходит выброс энергии одного из внешних электронов в виде кванта hν=ΔE_3-1. В объеме лазера будут возникать фотонные лавины разных направлений и те, кторые вызваны первичным квантом будут создавать поток лазерного излучения.

_______________________________________________________________________________________

Дата добавления: 2014-11-20