Принцип действия

Гелий-неоновый лазер. Светящийся луч в центре — электрический разряд.

В газовом разряде в смеси гелия и неона образуются возбуждённые атомыобоих элементов. При этом оказывается, что энергии метастабильного уровнягелия ¹S₀ и излучательного уровня неона 2p⁵5s ²[1/2] оказываются примерно равными — 20.616 и 20.661 эВ соответственно. Передача возбуждения между двумя этими состояниями происходит в следующем процессе:

He* + Ne + ΔE → He + Ne*

и её эффективность оказывается очень большой (где (*) показывает возбуждённое состояние, а ΔE — различие энергетических уровней двух атомов.) Недостающие 0.05 эВ берутся из кинетической энергии движения атомов. Заселённость уровня неона 2p⁵5s ²[1/2] возрастает и в определённый момент становится больше чем у нижележащего уровня 2p⁵3p ²[3/2]. Наступает инверсия заселённости уровней — среда становится способной к лазерной генерации.

При переходе атома неона из состояния 2p⁵5s ²[1/2] в состояние 2p⁵3p ²[3/2] испускается излучение с длиной волны 632.816 нм. Состояние 2p⁵3p ²[3/2] атома неона также является излучательным с малым временем жизни и поэтому это состояние быстро девозбуждается в систему уровней 2p⁵3s а затем и в основное состояние 2p⁶ — либо за счёт испускания резонансного излучения (излучающие уровни системы 2p⁵3s), либо за счёт соударения со стенками (метастабильные уровни системы 2p⁵3s).

Кроме того при правильном выборе зеркал резонатора можно получить лазерную генерацию и на других длинах волн: тот же уровень 2p⁵5s ²[1/2] может перейти на 2p⁵4p ²[1/2] с излучением фотона с длиной волны 3.39 мкм, а уровень 2p⁵4s ²[3/2], возникающий при столкновении с другим метастабильным уровнем гелия, может перейти на 2p⁵3p ²[3/2], испустя при этом фотон с длиной волны 1.15 мкм. Также возможно получить лазерное излучение на длинах волн 543,5 нм (зелёный), 594 нм (жёлтый) или 612 нм (оранжевый).

Полоса пропускания, в которой сохраняется эффект усиления излучения рабочим телом лазера, довольно узка, и составляет около 1,5 ГГц, что объясняется наличием допплеровского смещения. Это свойство делает гелий-неоновые лазеры хорошими источниками излучения для использования в голографии, спектроскопии, а также в устройствах считывания штрих-кодов.

2)

=2*(0.6*(4-0.6))^0.5=2.85

к=2*3.14/0.638*10^6=9.84*10^6

=(2.85/(9.84*10^6))^0.5=0.0538

=0.0538 *(1+(2*3/2.85)^2)^0.5=0.1254

=3*(1+(2.85/6)^2)=3.67

=(0.0538+0.1254)/2=0.0896

=ρизл*L*2πw^2=3500*0.6*2*3.14*0.0896^2=105.87

=9.84*10^6*0.6/(1-0.95)=1.18*10^8

Io=Pизл/(πw^2)*2=105.87*2/(3.14*0.1254^2)=4288

I(r)= 4288*exp(-2*/0.1254*(r^2))

График I(r)

f=c/λ=3*10^8/0.6328*10^6=4.74*10^14

=8*3.14*1.054*10^(-34)/ 105.87*(4.74*10^14/(1.18*10^8))^2=4.053*10^(-22)

Дата добавления: 2015-06-04