Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 114
Текст из файла (страница 114)
В таких лазерах утке при малом токе накачки можно получить устойчивую генерацию. Резонатором таких лазеров слуткат грани кристалла, но можно использовать и внешние оптические резонаторы. На рис. 3.5 приведена структура гетеролазера с резонатором в виде сколотых граней кристалла. Твердые лазерные растворы Са,бп,,ЛзгР,, позволяют иолу ~ать коротковолновое излучение, а растворы типа ЯпР позволяют получать низкопороговые инжекционныс лазеры инфракрасного диапазона. Дальняя ИК область 1).
> 5 мкм) осваивается с помощью твердых растворов РЬБ,Яе,, н РЬ„Яп,Те. Полупроводниковые лазеры могут быть объединены в многоэлементггые пзлучатели— фазгграваггггьге лггзерньге згоналггягтгьте лллейяп. Мощность излучения в импульсном режиме может достигать значения 10з Вт. Модуляцией накачки можно получить модулированное по амплитуде лазерное излучение.
Также создаются гетеролазеры с распределенной обратной связью. В таком типе лазеров одно из зеркшг резонатора заменено дифракционной решеткой. С ее помощью можно получить излучение строго на определенных частотах. !1олупроводниковые лазеры находят широкое применение в устройствах обработки информации. рис. З.В. СтруктуРа ЙГС гетеролвзерв на основе врсенядв галлия Часть Д!. Квантовая и оптическая электронн, ка 542 13 табл.
3.1 приведены некоторые материалы, на основе которых получен аффект гене ции и сконструированы полупроводниковые лазеры. Таблица 3.1. Материалы для полупроводниковых лазеров Длина волны излучения, А Рабочвй температура, К Цвет излучении Полупроводник Улырафнолеювый 3300 80 Кпб 80 4530 Фиолетовый 5 — 199 Зеленый Оранжевый 80 6100 Собе Сохе 6950 80 Красный Красныи — 7960 Сдзе 8360 Тели»о-красный Оардз 1 — ОООО Г Инфракрасный 53 »В 61аЛ» 1пдз »» 1в8Ь »» 20 Те »» 42700 ! »» РЬ5 64100 »» РЬТе 4 85500 »» РЬ5е 3.1.3. Жидкостные лазеры Жидкослщый лазер представляет собой квантовый генератор, рабочим веществом котор~ го является зкидкость.
Жидкостные лазеры делятся на следующие типы: С3 на красителях; '»3 на органических жидкостях: С3 на неорганических жидкостях. нно на Жидкостные лазеры были реализованы на метачлоорганических жидкостях, а именно ент похелатах европия. Однако малая фотохимическая стойкость, большой коэффицие'гг глощения света не позволили применять их в промышленных конструкциях.
Неорганические жидкостные лазеры представляют собой раствор соединений типа ипа Тц х сл дат. в неорганических растворителях ело>алого состава. Активными ионами в них с у нем света например, Ыг1 . Генерация происходит по четырехуровневой схеме с поглощение ь е смесь накачки собственными полосами поглощения '.Ы "'. Рабочее вещество, например ~е цирку хлороксида фосфора (РОС1,) с кислотой зпС1, и ионами 190' ' находится в режиме ляпин и позволяет получить узкий спектр генерации. В лазерах на красителях в к ' честве оезинення Рабочего вещества используются сложные органические соединения. Зги спели 3.
Типы лазеров 543 обладают системой сопряженных связей и ннтенсивнымн полосами поглогцения во всех областях спектра. Растворы красителей прсдставлгпот собой красители в воде, спирте, оензоле или актнвированные красителями полимерные материалы типа полимстилметакрнлата, полиуретана. Схема лазера на красителях представлена на рис.
З.б. Рис, З.б. Схема лазера ив красителях 1лавной особенностью лазеров на красителях является возможность перестройки длины волны генерируемого излучения в диапазоне от ультрафиолетового (-330 нм) до ИК- диапазона (- 1,8 мкм). Грубая перестройка производится путем замены кюветы с красителем. Для этого нужно примерно 30 юовет с различными соединениями, которых насчитывается порядка тысячи (рис. 3.7). Тонкая настройка на заданную длину волны осуществляется с помощью спектральноселективных элементов, вводимых в резонатор.
Такими элементами могут служить дисперсионные призмы, интерференционно-поляризацнонные фильтры и т. и. Накачка таких лазеров осуществляется излучением импульсных ламп, излучением лазеров других типов, В зависимости от типа накачки различают лазеры импульсного нли непрерывного режимов работы. Рис.
З.7. Спектр мощности непрерывного лазера при использовании различных красителей 1 — нильский голубой, 2 — крезип-фиолвт перхпорвт, 3 — родвмин В, 4 — родамии бс 1мощность озбуждвиия 4 Вт); 5 — родвмии ВВ 1мощность возбуждения 2 Вт), 6 — родвмин 110; 7 — флуорвсцеин; б — «умврии В, 9 — кумврии 7, 10 — кумврии 102, 11 — 7-дизтил-анино-4-мвтилкумврии; 12 — кумврин 2; 13 — кумврии 120; 14 — кврбостирол Особый класс составляют лазеры с раепределенеай обратной ееязью 1РОС). В РОС- и"зерах роль резонатора выполняет структура с периодическим изменением показателя 'зреломпения нлн усиления.
Это можно осуществить, например, воздействуя на активную Часть Иl. Квантовая и оптическая электроника 544 среду интерфернрующими пучками накачки. РОС-лазеры способны генерировать „ узкой линии 1- 1О см ), которая легко перестраивается в пределах полосы усиления Лазеры на красителях с пассивной синхронизацией мод позволяют генерировать ультр короткие импульсы излучения (1О' с). Основная область применения жидкостных лаз ров - — это спектроскопические исследования. Особенностью жидкостных лазеров является высокое значение ширины линии усилен„„ активного перехода.
Это обстоятельство позволяет создавать мощные лазеры а уф диапазоне длин волн. Одновременно можно производить плавную перестройку длютм волны в достаточно широком диапазоне. 3.2. Газовые лазеры Пазовый яагер представляет собой лазер, в котором активной средой явля|отса газы, пары или смеси газов илн паров. Как и все тгпзы лазеров, газовый лазер состоит из следующих основных элементов (см, рис. 3.1): О активная среда с усилением на одной или нескольких линиях; С1 оптический резонатор для создания положительной обратной связи; С) устройство накачки для создания инверсной населенности уровней. Трубку или камеру с активной газовой средой помещают в оптический резонатор, состоящий из зеркал различной конфигурации. Плоскости зеркал должны быть перпендикулярны продольной оси трубки или камеры с газом.
При создании а газе инверсной населенности уровней в результате накачки электромагнитным полем стимулируется процесс вынужденного излучения. Лазерное излучение выводится из резонатора через полупрозрачное зеркало, через края непрозрачного'з еркала или через отверстие в нем. Среди отличительных особенностей газовых лазеров по сравнению с лазерами на конденсированных средах следует отметить следующие: С) высокая оптическая однородность активной среды; С) узкие спектральные линии излучения; С) высокая степень когерентности излучения; С) острая направленность излучения; О стабильность частоты излучения; широкий диапазон рабочих длин волн излучения; тяжеи" возможность использования активных газовых сред большого объех1а и протяж ности.
ические По способу накачки газовые лазеры условно делятся на газоразрядные, газодинамнч и химические. 3.2.1. Лазеры на нейтральных атомах ным лазе- Первым газовым лазером был гелий-неоновый лазер. Он относится к газоразряднь ряда Рам. Инверсная населенность уровней в нем осуществляется с помощью газового Р павлени дтомы возбуждаются при их соударении с быстрыми свободными электронами ~" позволя газов составляет величину в пределах долей мм рт. ст, Кяалая плотность газов по 3.
Типы лазеров 545 зародившемуся в результате вынужденного излучения лучу многократно проходить между зеркалами резонатора не иска>каясь. На рнс. 3.8 приведена схема газового Не-Хе лазера. Капилляр с газом помещается в цилиндр катода газоразрядной трубки. Окошки Брюстера помогают уменьшить потери излучения эа проход луча. 13 Не-Не лазере рабочим веществом служат нейтральные атомы неона. Рис. З.В.
Схема Не-Ме лазера: 1 — разрядная трубка; 2 — катод; 3 — анод; 4 — окна Брюстера, 5 — капилляр со смесью газов, б — зеркала Инверсия населенностей уровней осуществляется за счет первоначального возбуждения атомов гелия на уровни Е, и Еь Они точно совпадают с уровнями Е, и Е, возбужденных атомов неона. При столкновении возбужденных атомов гелия с атомами неона происходит перекачка энергии (рис. 3.9). Механизм резонансной передачи возбуждения позволяет перевести атомы неона в возбужденное состояние.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
