ПОЛУ­ПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР

ГАЗО­ДИНАМИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР

Он похож на реактивный двигатель и работает так же. В его камере сгорания сжигается угарный газ (окись углерода) с добавкой топлива (ке­росина, бензина, спирта). Полу­чившаяся при этом смесь газов состоит из углекислого газа, азота и паров воды. Молекулы газов возбуждены и готовы к работе: ведь температура в камере сгора­ния доходит до тысячи с лишним градусов, а давление—до 20 ат­мосфер. Эти раскаленные газы из камеры сгорания вытекают через расширяющееся реактивное со­пло, его еще иногда называют со­плом Лаваля. В нем газ разгоняет­ся до сверхзвуковой скорости, охлаждаясь почти до нуля! Проносясь между зеркалами, молеку­лы газа начинают отдавать энер­гию в виде световых квантов, рождая лазерный луч, мощность которого 150—200 киловатт. И это мощность не отдельной вспышки, а постоянного, устойчивого луча, сияющего, пока у лазера не кон­чится горючее.

В 60-х годах, было установлено, что по­лупроводники — превосходный материал для лазеров.

Если соединить вместе две пластины из полупроводников разных типов, то посередине об­разуется так называемая «пере­ходная зона». Атомы вещества, находящиеся в ней, способны возбуждаться при прохождении электрического тока поперек зо­ны и генерировать свет. Зеркала­ми, необходимыми для получения лазерного излучения, могут слу­жить полированные и посереб­ренные грани самого кристалла полупроводника.

Среди этих лазеров по праву лучшим считается лазер на осно­ве арсенида галлия — соедине­ния редкого элемента галлия с мышьяком. Его инфракрасное из­лучение имеет мощность до деся­ти ватт. Казалось бы, немного, ес­ли вспомнить о тех тысячах ватт, про которые мы говорили в пре­дыдущей главе. Но эти десять ватт снимаются с излучающего слоя толщиной всего 0,002 миллиметра и длиной один миллиметр! А если этот лазер охладить до темпера­туры жидкого азота (—200°), мощ­ность его излучения можно увеличить в десять раз. Это значит, что при площади излучающего слоя в 1 см² мощность излучения достигла бы миллиона ватт! Но, к сожалению, полупроводник с переходным слоем такого размера изготовить пока невозможно по техническим причинам. Однако технология производства полу­проводниковых материалов не­прерывно совершенствуется.

Есть и другие идеи, позволяю­щие получить большие мощности излучения. Можно возбуждать атомы полупроводника пучком электронов. Электроны проникают глубоко внутрь вещества, возбуждая боль­шее количество атомов; ширина излучающей зоны оказывается раз в сто шире, чем при возбуж­дении электрическим током. По­этому мощность излучения таких лазеров с электронной накачкой достигает уже двух киловатт.

Крошечные размеры полупро­водниковых лазеров делают их очень удобными для применения там, где нужен миниатюрный источник света большой мощно­сти. Но за все приходится распла­чиваться: уменьшив размеры лазера, мы затруднили его охлаждение. А сокращение расстояния между его зеркалами привело к ухудшению качества излучения по сравнению со све­том газовых лазеров: монохрома­тичность его стала ниже, расходи­мость луча — больше.

Дата добавления: 2014-01-11