потенциальных ямах зоны проводимости n"слоя, что подавляет рекомбинацию и увеличивает их время
жизни до 103 с. Увеличение времени жизни атома в возбуждённом состоянии на 11 порядков!!
Принцип работы лазера и основные виды лазеров.
. В процессе вынужденного излучения количество квантов может нарастать лавинообразно, если количество возбуждённых атомов в среде существенно превышает количество не возбуждённых
Накачкой могут служить: электромагнитное излучение (свет); электрический ток; пучок релятивистских электронов; электрический разряд; химическая реакция в пригодной для генерации среде.
Таким образом, основными элементами лазеров являются:
рабочее тело, среда, состоящая из атомов способных к возбуждению в заданном диапазоне длин волн;
источник энергии и система накачки энергии в рабочее тело;
система фокусировки светового пучка.
Виды лазеров
Газовые лазеры (лазер СО2)
Неоспоримым достоинством газов как активной среды лазера является высокая оптическая однородность. Поэтому для тех научных и технических применений, для которых необходимы максимально высокая направленность и монохроматичность излучения, газовые лазеры представляют самый больший интерес. После первого газового лазера, основой которого была смесь гелия и неона (1960), было создано большое количество разнообразных газовых лазеров. В излучении газового лазера наиболее отчётливо проявляются характерные свойства лазерного излучения — высокая направленность и монохроматичность. Существенным достоинством является их способность работать в непрерывном режиме. Применение новых методов возбуждения и переход к более высоким давлениям газа могут резко увеличить мощность газового лазера. С помощью газового лазера возможно дальнейшее освоение далёкого инфракрасного диапазона, а также диапазонов ультрафиолетового и рентгеновского излучений.
Жидкостный лазер
Лазер, активным веществом которого является жидкость. Среди преимуществ жидкостных лазеров можно выделить возможность реализации циркуляции жидкости с целью её охлаждения. Это позволяет получить большие энергии и мощности излучения в импульсном и непрерывном режимах.
Жидкостные лазеры, работающие на неорганических активных жидкостях, обладают большими импульсными энергиями при значительной средней мощности. При этом жидкостные лазеры генерируют излучение с узким спектром частот.
Интересными особенностями обладают жидкостные лазеры, которые работают на растворах органических красителей.. Путем замены красителей, есть возможность обеспечения перекрытия всего видимого и части инфракрасного участков спектра.
Твердотельные лазеры
Существует множество твердотельных лазеров, обладающих как импульсным, так и непрерывным излучением. Наиболее распространены среди импульсных твердотельных лазеров – лазер на рубине и неодимовом стекле. Неодимовый лазер работает на длине волны ℓ = 1,06 мкм. Изготовляют также сравнительно большие и достаточно оптически однородные стержни длиной до 100 см и диаметром 4 - 5 см. Один такой стержень способен дать импульс генерации с энергией 1000 Дж за время ~ 10-3 сек.
Полупроводниковые лазеры
Среди лазеров, работающих в видимом и инфракрасном диапазонах, полупроводниковые лазеры занимают особое место по ряду своих характеристик. Полупроводниковые инжекционные лазеры имеют очень высокий КПД преобразования электрической энергии в когерентное излучение, который практически равен 100%. Они способны работать в непрерывном режиме. Другими особенностями полупроводниковых лазеров, имеющими практическую значимость, являются: высокая эффективность преобразования электрической энергии в энергию когерентного излучения (30—50%); малая степень инерционности, которая обусловливает широкую полосу частот прямой модуляции (более 109 ГГц); простая конструкция; также – возможность перестройки длины волны излучения и наличие значительного количества полупроводников, которые непрерывно перекрывают интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм.