A neon lézer hélium aktív környezetének leírása. Előadást tizenharmadik. Gáz lézerek. Hélium neon lézer. A gáz lézerekben számos csodálatos tulajdonsággal rendelkezik. Először is, csak a gázkörnyezetek átlátszóak lehetnek széles spektrális tartományban.

Hélium-neon lézer - a diódával vagy a félvezetővel együtt - a leggyakrabban használt és leginkább elfogadható lézerek számára utal a spektrum látható régiójához. Az ilyen jellegű lézerrendszerek kapacitása, főként kereskedelmi célokra szánt, 1 MW-ig terjedő több tízes MW-ra vonatkozik. Különösen népszerűek nem olyan erős He-Ne-Ne-lézerek körülbelül 1 MW, amelyet főleg a idézet eszközök, valamint megoldani egyéb feladatok terén a mérőberendezés. Infravörös és piros tartományokban a hélium-neon lézer egyre inkább zsúfolt egy dióda lézerrel. Az ő-ne-lézerek képesek, vörös vonalak mellett, narancssárga, sárga és zöld, amely a megfelelő szelektív tükrök miatt érhető el.

Az energiaszintű rendszer

A hélium és a neo-neo-lézerek energiaszintje a legfontosabb a HE-NE-LASER funkcióhoz. 1. A lézeres átmeneteket a neonatomban végezzük, és a legintenzívebb vonalakat a 633, 1153 és 3391 hullámhosszú átmenetek eredményeként kapjuk meg (lásd 1. táblázat).

A főállapotban lévő neon elektronikus konfigurációja így néz ki: 1S22S22P6, és az első héj (n \u003d 1) és a második héj (n \u003d 2) van kitöltve két és nyolc elektronnal. Magasabbak az 1. ábrán. 1 Az 1S22S22P5-shell, és egy izzó (optikai) elektron izgatott a séma szerint: 3S, 4S, 5S, ..., SP, 4P, ..., stb. Ezért az egy-elektron állam, amely kommunikál a héjjal. Az LS-rendszerben (Russell - Sounders) energiaszint A neont egyelektron állapot (például 5S) jelzi, valamint az így kapott teljes orbitális pillanat L (\u003d S, P, D ...). Az S, P, D, ... az alsó index mutatja a J teljes orbitális pontot, és a teteje 2S + 1 szorzottság, például 5S1P1. Gyakran használják a puszta fenomenológiai megnevezést a paszta (1. ábra). Ugyanakkor a gerjesztett elektronikus államok gyorsságának pontszámát 2-től 5-ig (S-állapotokra) és 1-től 10-ig (P-állapotok) végzik.

Ábra. 1. Az HE-NE-LASER energiaszintje. A neonszinteket Pasheny jelöli, azaz: 3S2, 3S3, 3S4, 3S5 stb.

1. táblázat: Az intenzív HE-NE-LASER vonalak átmenetének megjelölése

Gerjesztés

A neon lézer hélium aktív közege gázkeverék, amelyhez a szükséges energiát az elektromos kisülésben szállítják. A felső lézerszint (2S és 2P áthalad) szelektíven feltöltődik a metastable hélium atomok (23s1, 21S0) ütközések alapján. Ezekkel az ütközésekkel nemcsak a kinetikus energia cseréje történik, hanem az izgatott hélium atomok energiájának átadása is. Ezt a folyamatot a második fajta ütközésnek nevezik:

NEM * + NE -\u003e NEM + NE * + ΔE, (1)

ahol az Asterisk (*) pontosan szimbolizálja a izgatott állapotot. Az energiák különbsége 2S-szintű gerjesztés esetén: & deltae \u003d 0,05 ev. Egy ütközés során a meglévő különbséget kinetikus energiává alakítják át, amelyet ezután hőként osztunk el. A 3S szintre azonos kapcsolatok zajlanak. Az ilyen héliumból származó energia - a neonból származó ilyen rezonáns továbbítás a populációk inverziójának megteremtésekor. Ugyanakkor a metasztabil állapot hosszú ideje nem kedvezően befolyásolja a felső lézerszint kiválasztásának szelektivitását.

Az HE-atomok gerjesztése az elektronok ütközésén alapul - vagy közvetlenül vagy további kaszkád átmeneteken keresztül a túlzott szinten. A hosszú élettartamú metasztabil állapotoknak köszönhetően a hélium atomok sűrűsége ezeken az állapotokban nagyon nagy. A 2S és a 3S felső lézerszintek - figyelembe véve az elektromos Doppler átmenetek kiválasztási szabályait - csak az alapul szolgáló P-szintekre. A lézersugárzás sikeres létrehozásához rendkívül fontos, hogy az S-állapotok élettartama (felső lézerszint) \u003d körülbelül 100 hc, meghaladja a P-állapotok élettartamát (alacsonyabb lézerszint) \u003d 10 HC.

Hullámhosszak

Ezután a legfontosabb lézeres átmeneteket részletesebben figyelembe vesszük a 2. ábrával. 1 és adatok az 1. táblázatban A legismertebb vonal a piros régióban a spektrum (0,63 um) miatt előfordul, hogy az átmenet 3S2 → 2p4. Az alsó szint 10 ns-os spontán sugárzás következtében oszlik meg az 1S szintben (1. ábra). Ez utóbbi ellenáll az elektromos dipólus sugárzás miatti hasításnak, így hosszú szintű természeti élet jellemzi. Ezért az atomok ebben az állapotban koncentrálódnak, ami nagymértékben lakott. A gázkibocsátásban az ilyen állapotban lévő atomok elektronokkal szembesülnek, majd ismét 2P és 3S szintje ismét következik be. Ebben az esetben a populációk inverziója csökken, ami korlátozza a lézer teljesítményt. Kiürítettük a LS állam végezzük hélium-neon lézerek elsősorban ütközés a fal a gáz-kisülési cső, és így, a növekedés a az átmérője a cső, van egy-gyarapodás csökkenésével és a a hatékonyság csökkenése. Ezért a gyakorlatban, az átmérő korlátozódik körülbelül 1 mm-es, ami viszont azt eredményezi, hogy korlátozza a kimeneti teljesítmény a He-Ne-lézerek több tucat MW.

Részt vesz a lézeres átmenetben elektronikus konfigurációk 2S, 3S, 2P és SR osztva számos szufályos. Ez vezet, például, hogy további átmenetek a látható tartományban a spektrum, amint az a 2. táblázatból látható Minden látható He-Ne-lézervonalak, kvantumhatásfok körülbelül 10%, ami nem annyira. A szintek elrendezése (1. ábra) azt mutatja, hogy a felső lézerszintek körülbelül 20 eV felett vannak a fő állapot felett. A piros lézersugárzás energiája csak 2 EV.

2. táblázat. Hullámok hullámhossz λ, kimeneti teljesítmény és vonalak szélessége δ ƒ HE-ne-lézer (utas-átmenetek kijelölése)

Szín	λ nm	Átmenet (telt)	Erő mW.	Δ ƒ Mhts	Nyereség % / M.
Infravörös	3 391	3S2 → 3P4.	> 10	280	10 000
Infravörös	1 523	2S2 → 2P1	1	625
Infravörös	1 153	2S2 → 2P4.	1	825
Piros	640	3S2 → 2P2.
Piros	635	3S2 → 2P3
Piros	633	3S2 → 2P4.	> 10	1500	10
Piros	629	3S2 → 2P5
narancs	612	3S2 → 2P6.	1	1 550	1.7
narancs	604	3S2 → 2P7.
Sárga	594	3S2 → 2P8.	1	1 600	0.5
Sárga	543	3S2 → 2P10	1	1 750	0.5

Az infravörös tartományban lévő sugárzás körülbelül 1,157 mikron merül fel a 2S → 2P átmenetekkel. Ugyanez vonatkozik egy kissé gyengébb vonalra körülbelül 1,512 mikron. Mindkét infravörös vonalat kereskedelmi lézerekben használják.

Az IR tartományban lévő vonal jellemző jellemzője a 3,391 mikronban nagy nyereség. A gyenge jelek zónájában, vagyis a gyenge fényjelek egyszeri áthaladásával körülbelül 20 dB / m. Ez megfelel az 1 méteres lézer együtthatónak. A felső lézerszint ugyanaz, mint egy jól ismert piros átmenet (0,63 mikron). Magas amplifikáció, egyrészt az alsó 3p szinten rendkívül rövid életszakasz okozott. Másrészt viszont viszonylag nagy hullámhossz és ennek megfelelően alacsony sugárzási gyakorisággal magyarázható. Jellemzően a kényszerített és a spontán sugárzás Az alacsony frekvenciák növekedése ƒ. A G gyenge jelek erősítése általában arányos G ~ ƒ2-vel.

Szelektív elemek nélkül a hélium-neon lézer sugárzása a 3.39 μm vonalon történt, és nem a vörös régióban 0,63 μm-ben történt. Az infravörös vonal gerjesztését akadályozza a rezonátor szelektív tüköre vagy a gázkibocsátó cső sörfőző ablakai abszorpciójával. Ennek köszönhetően a lézergenerációs küszöbérték növelheti a 3,39 mikron sugárzáshoz elegendő szintet, így csak egy gyengébb piros vonal jelenik meg.

Konstruktív végrehajtás

A gerjesztéshez szükséges elektronok gázkibocsátásban vannak kialakítva (2. ábra), amely körülbelül 12 kV-os feszültséggel használható 5-10 mA-ig terjedő áramoknál. A kisülés tipikus hossza 10 cm vagy annál nagyobb, a kisülési kapillárisok átmérője körülbelül 1 mm, és megfelel a kibocsátott lézersugár átmérőjének. A gázkibocsátócső gázkibocsátó átmérőjének növekedésével csökken a hatékonysági együttható, mivel egy csőfalhoz ütközés szükséges az LS-szint ürítéséhez. Az optimális kimeneti teljesítmény érdekében a töltés teljes nyomását (P) használják: p · d \u003d 500 pa · mm, ahol D a cső átmérője. A HE / NE keverék aránya a lézersugárzás kívánt vonalától függ. A híres piros vonalhoz nem: NE \u003d 5: L, és egy infravörös vonal körülbelül 1,15 μm - Ő: NE \u003d 10: L. Úgy tűnik, hogy az aktuális sűrűség optimalizálása is. A 633 nm-es vonal hatékonysága körülbelül 0,1%, mivel a gerjesztési folyamat ebben az esetben nem túl hatékony. A neon lézer hélium élettartama körülbelül 20 000 munkaidő.

Ábra. 2. A HE-NE-lézer konstruktív kialakítása polarizált sugárzáshoz az MW-RAM-ban

Az ilyen körülmények között az amplifikáció a G \u003d 0,1 m-1 szinten van, így nagy visszaverődő tükröket kell használni. A lézersugár kizárólag egyik oldalán való kilépéshez van egy részlegesen átviteli (áttetsző) tükör (például R \u003d 98%), a másik oldalon - a tükör a lehető legmagasabb reflexivitással (~ 100%). A többi látható átmenet megerősítése jelentősen kevesebb (lásd a 2. táblázatot). Kereskedelmi célokra ezek a vonalak csak akkor sikerült elérniük utóbbi évek Tükrök segítségével, rendkívül kis veszteségekkel megkülönböztetve.

Korábban a hélium-neon lézer, a gázkibocsátócső kimeneti ablakai epoxigyanta-kával vannak rögzítve, és a tükrök kívülre vannak szerelve. Ez azt a tényt eredményezte, hogy a hélium diffúz a ragasztóval, és a lézer vízgőzre esett. Napjainkban ezeket az ablakokat közvetlenül a megújított fém üveggel rögzítik, amely évente körülbelül 1 PA-t ad a hélium szivárgásának csökkenésével. Kis tömegtermelő lézerek esetében a tükörbevonatot közvetlenül a kimeneti ablakokhoz kell alkalmazni, amelyek nagymértékben leegyszerűsítik a teljes kialakítást.

A gerenda tulajdonságai

A polarizáció irányának kiválasztásához a gázkibocsátó lámpát két ferdén elhelyezkedő ablakkal vagy az ábrán látható módon szállítjuk. 2, az rezátor be van helyezve a rezonátorba. Az optikai felületen való visszaverődés nullára hivatkozik, ha a fény az úgynevezett sarok alá esik a breziszter és polarizált párhuzamos az őszi sík. Így a polarizáció ezen irányú sugárzás veszteség nélkül halad át a Brewstone ablakon. Ugyanakkor az összetevő fényvisszaverése, amely merőleges az esik síkra, elég magas, és elnyomja a lézerben.

A polarizációs együttható (fok) (teljesítmény arány a polarizáció irányába az erre merőleges teljesítményre) 1000: 1 a hagyományos kereskedelmi rendszerekben. Ha a lézer belső tükrökkel töltött lemezek nélkül dolgozik, akkor a szennyezett sugárzást generálják.

A lézer általában generál a keresztirányú tempó-divat (alacsony helyiértékű mod), és számos hosszanti (axiális) módok vannak kialakítva. Ha a tükrök (a lézer rezonátor hossza) L \u003d 30 cm, az intermodális frekvenciaintervallum δ ƒ \u003d C / 2L \u003d 500 MHz. A központi frekvencia 4,7 × 1014 Hz. Mivel a fény nyeresége a Δ ƒ \u003d 1500 MHz (Doppler Width) között fordulhat elő, három különböző frekvenciát emelnek az L \u003d 30cm: Δ ƒ / Δ ƒ \u003d 3. A tükrök között kisebb távolságra (<= 10см) может быть получена одночастотная генерация. При короткой длине мощность будет весьма незначительной. Если требуется одночастотная генерация и более высокая мощность, можно использовать лазер большей длины и с оснащением частотно-селективными элементами.

A hélium-neon lézereket kb. A hasonló tömegtermelő lézerek koherencia hossza 20-30 cm, ami elég elég a kis tárgyak holográfiájához. Jelentősebb koherenciahosszat kapunk soros frekvencia-szelektív elemekkel.

Ha az optikai távolság változik közötti tükrök, eredményeként a termikus vagy más hatás, axiális Eigen gyakorisága a lézer rezonátor bekövetkezik. Egyfrekvenciás generációval itt nincs stabil sugárzási frekvencia - ellenőrizetlen a 1500 MHz-es vonal szélességének tartományában. További elektronikus szabályozással a frekvenciastabilizáció csak a vonal közepén érhető el (a kereskedelmi rendszerek több MHz-es frekvencia stabilitása). A kutatási laboratóriumokban a hélium-neon lézert néha 1 Hz-nél kisebb tartományban lehet stabilizálni.

Segítségével megfelelő tükrök, a különböző vonalak a 4.2 táblázat lehet izgatott generálására lézersugárzás. A leggyakrabban megtalálható a legfeljebb 633 nm-es látható vonal több millivatt jellemző kapacitással. Miután elnyomja az intenzív lézervonal a sorrendben 633 nm-től a szelektív tükrök vagy prizmák a rezonátorban, egyéb vonalak jelenhetnek meg a látható tartományban (lásd: 2. táblázat). Azonban ezeknek a vonalaknak a kimeneti teljesítménye az intenzív vonal kimeneti teljesítményének csak 10% -át teszi ki, vagy akár kevesebb.

A hélium-neon kereskedelmi lézereket különböző hullámhosszúak kínálják. Ezen túlmenően még mindig vannak lézerek, amelyek sok vonalon generálnak, és képesek sugározni a hosszúságú hosszúságú lengőkhullámokat különböző kombinációkban. Hangolható HE-NE-LASERS esetén javasoljuk, a prizmát fordítva, válassza ki a kívánt hullámhosszat.

A gáz lézer az optikai kvantumgenerátorokhoz kapcsolódó eszköz.

A hélium-neon folyamatos lézer fő eleme gázkisüléscső. T. (1. ábra), amelynek fényes katódja és anód A. A hélium keverékével töltött cső ( Nem) (parciális nyomás Nem 1 mm Hg. st) és neon ( Neh) (parciális nyomás Neh 0,1 mm Rt. utca). A cső belső átmérője 1 ... 10 mm, hossza több tíz centiméter 1,5 ... 3 m. A cső végei síkhús-párhuzamos üveggel vagy Quartz Windows P 1 és P2-vel vannak felszerelve Bruteneer szög a tengelyére. Lineárisan polarizált sugárzás az elektromos vektorral az esik síkjában, a visszaverődés együtthatója nulla. Ezért a Brewster ablakok a lézersugárzás lineáris polarizációját biztosítják, és kizárják az energiaveszteséget, amikor a fényt az aktív zónából a tükrökre és hátra szaporítják. A csövet az 1 és 2-es tükrök által előállított rezonátorba helyezzük, többrétegű dielektromos bevonattal. Az ilyen tükröknek nagyon nagy reflexiós együtthatója van a munkapéldányi intervallumban, és gyakorlatilag nem veszi fel a fényt. A tükör sávszélessége, amelyen keresztül a lézersugárzás túlnyomórészt, általában 1 ... 2%, a másik - kevesebb, mint 1%.

A cső elektródáin egy feszültséget szolgálnak fel 1 ... 2 kV. Amikor a katódot számolják, és a töltőcsőben lévő meghatározott feszültség, a gázokat elektromos kisüléssel lehet fenntartani. A ragyogó mentesítés olyan feltételeket teremt a neon népességpopulációinak inverziójának kialakulásához. Tipikus áram a gázkibocsátásban - több tízmilliamper.

A kisülés látható sugárzása neonot ad, de az erre szükséges atomok gerjesztése hélium atomok alkalmazásával történik. Az atomok energiaszintje egyszerűsített vázlatos képe Nem és Neh A 2. ábrán látható.

Az elektronok atomokhoz való hatások miatt Nem Menj a izgatott állapotba (2 3 S. és 2 1. S.). Ezek a szintek metasztabilak, 19,82 és 20,61 EV-vel. Tilos a spontán sugárzás ezen szintekből a fő szintre a kiválasztási szabályok szerint, azaz. Ez nagyon kis valószínűséggel történik.

2. ábra.

Atom Life a 2. szinten 1 S. és 2 3. S. Nagy összehasonlítva az idő az élet hétköznapi izgatott szinten, így sok atom felhalmozódnak ezek metastabil szinten. Nem. De neon 3 szintje S. és 2 S. Gyakorlatilag egybeesik a metastable szintekkel 2 1 S. és 2 3. S. hélium. Ennek köszönhetően, amikor egy izgatott atomok ütközése Nem atomokkal Nehaz atomok átmenetei előfordulnak Neh A izgatott állapotban a hélium atomok energiájának rezonáns továbbítása Neon.

Az atomok gerjesztésének folyamata Neh Képek vízszintes pontozott nyilak (2. ábra). A neonatomok koncentrációjának eredményeként a 3. szinten S. és 2 S. Erősen növekszik, és az energiaszintek inverz populációja van a 2. szinthez képest R. A cső olyan hatóanyagot hoz létre, amely atomokból áll Nehamelyek az elektronok energiaszintjének inverz populációjával rendelkeznek.

Az egyes izgatott atomok spontán sugárzása a neonatomok elektronikus átmenetének megfelelő fotonok aktív táptalajjához vezet S. A 2. szinten. P..

Az intézkedés alapján az elektromágneses mező, a fotonok szaporító a kisülési (első spontán által kibocsátott a gerjesztett neon atomok) történik, a koherens sugárzás más gerjesztett neo atomok, azaz aktív táptalaj a lézer cső kitöltése. Ennek a folyamatnak a tömegemelkedését a tükrök közötti sugárzás többszörös átjárása biztosítja. BAN BEN 1 I. BAN BEN 2 rezonátor, amely a lézer irányított koherens sugárzásának erőteljes indukált áramlását eredményezi. A lézer fénysugár minimális szögszélességét a gerenda keresztmetszetének korlátozásával járó diffrakció határozza meg, azaz Csak a fény hullám tulajdonságaival. Ez a legfontosabb körülmény, amely bármely más fényforrás lézerforrással rendelkezik.

4 műszer és tartozék

1 Gáz lézer LG78.

2 optikai pad.

3 tápegység.

4 diffrakciós rács.

5 üveglemez permetezett mikroparty-Tsami.

6 képernyő milliméteres skála.

5 gáz lézerrel dolgozik

Engedélyezze a "Hálózat" kapcsolót. Az "aktuális beállítás" kapcsoló a tanár vagy laboratóriumi igazgató munkahelyén van telepítve. Szigorúan tilos lefordítani egy másik pozícióba.

A lézerrel való együttműködés során emlékezni kell erre lézersugár közvetlen lézersugárzással érintkezve .

Ezért, amikor dolgozik egy lézer fénye után figyelhető reflexió a képernyőn egy szórási felület.

6 Eljárás a munka elvégzésére

1. Feladat

A sugárzási lézer hullámhosszának mérése Persera

diffrakciós rács

A lézer sugárzásának iránya és térbeli koherenciája lehetővé teszi, hogy több mérésben használják előzetes kollimáció nélkül.

Ehhez a gyakorlathoz tartozó telepítés tartalmaz egy lézert, egy diffrakciós rácsot, a diffrakciós minta megfigyeléséhez szükséges képernyőt (3. ábra).

3. ábra.

A diffrakciós rács merőleges a lézert elhagyó fénysugár tengelyére. Ehhez a rácsos síkból visszaverődő fénygörbét pontosan a lézer kimeneti ablak közepén kell elvégezni, azaz Ahhoz, hogy a véletlen a fénysugár kilépő lézer és reflexiók a rács síkjára.

A monokromatikus lézersugárzás miatt számos, különböző pozitív és negatív rendelésű, különböző pozitív és negatív diffrakciós spektrum van a képernyőn. Ezek a spektrumok egy sor piros csíkot képeznek a képernyőn, amely megismétli az elsődleges fénysugár keresztmetszetét a rácsra.

A képernyőre merőleges a fénysugárra merőleges, és a spektrális megrendelések szimmetrikusan helyezkednek el a nulla képernyőkhöz.

A diffrakciós spektrumok és a nulla rendelési spektrum közötti távolság alatt meg kell érteni a megfigyelt spektrumok (csíkok) közötti távolságot.

A hullámhossz kiszámítását a képlet végzi

hol d. - Állandó rács (a mi esetünkben) d. \u003d 0,01 mm);
- diffrakciós szög;

k -spektrumrendelés;

l-hullámhossz a lézersugárzás.

4. ábra.

A diffrakciós szöget az arány alapján határozzák meg

(2)

ahol - a bal és a jobb oldali távolság közötti távolság k.;

L. - Távolság a diffrakciós rács síkjától a képernyő síkjához (4. ábra).

Helyettesítjük (2) az (1) pontban, kapunk

Az 1. gyakorlat végrehajtására vonatkozó eljárás

1 Mérje meg a távolságot az első spektrumban ( k.\u003d 1), második ( k.\u003d 2) és a harmadik ( k.\u003d 3) A képernyő különböző távolságai a diffrakciós rácsból.

2 Mérési eredmény. Alkalmazza az 1. táblázatra.

3 Számítsa ki a lézer sugárzásának megfelelő hullámhosszat.

Asztal 1

A spektrum sorrendje k.	L, M.	X. K, M.	l. Én, M.	, M.	Dl Én, M.	, M.		DL, M.	E,%

A kísérleti adatok feldolgozása

1 Számítsa ki a (3) általános képletű mérés hullámhosszát.

2. Számítsa ki az átlagos értéket, ahol n. - a mérések száma.

3 Számítsa ki az egyes mérések abszolút hibáit

5 Állítsa be a megbízhatóság értékét (a tanár utasításával).

6 Határozza meg a hallgatói táblázatot, és kiszámítsa a konfidenciaintervallum határait

7 Számítsa ki a talált érték relatív hibaértékét a következő gyakorlatban szükséges számításokban.

2. gyakorlat

Fraunongferov diffrakciós lézer sugárzás

kis kerek részecskéken

A lézer monokromatikus, jól koherens és térbeli koherens gerendája lehetővé teszi, hogy közvetlenül megfigyeljék a fényfordulatú diffrakciót a kerek részecskéken.

Annak érdekében, hogy a diffrakciós szögek a részecskék jelentősek legyenek, a részecskeméretnek kicsi kell lennie. Ha azonban egy kis részecskét teszel a fénysugárba, akkor a diffrakciós kép nehéz lesz megfigyelni a távoli képernyőn, mert A kép egy világos háttér, amelyet egy olyan fénysugár, amely nem tapasztalt diffrakciós.

A jól látható diffrakciós minta megszerzéséhez a fénysugár útján kell elhelyezni, egy kaotikus azonos részecskéket. Valójában, mivel a phraungoferov diffrakciós vizsgáljuk, minden egyes részecskék, függetlenül annak helyzetét a keresztirányú metszősík a fénysugár, amelynek ugyanaz az eloszlása \u200b\u200ba diffraktált fény.

A egyidejű jelenléte abban a részében, a gerenda a sok részecske, szögeloszlásának diffraktált fény által generált minden egyes részecske külön nem zavarja, ha nincs rendszeres interfúziós hatása közötti fénysugarak eltérő különböző részecskék.

Ha a részecske sugár a részecske keresztmetszete keresztmetszetében randed, akkor a hullámok fázisának összes értékének egyenlő valószínűségének köszönhetően különbözik a különböző irányokban, csak a fénysugarak intenzitása lesz különböző részecskék. Diffrakciós kép OT. N. A részecskék intenzitással nőnek N. Egyszer a különálló részecske diffrakciós mintájához képest, anélkül, hogy megváltoztatná a szerkezetét. Ezt a körülményt a jelen kísérletben használják.

A telepítés megegyezik az 1. gyakorlatban, de a Reuters diffrakciós rács helyett üveglemezekkel van kialakítva, amelyek között a fragmentációs részecskék lerakódnak (a pladen növények spórjai), amelyek a golyók körülbelül a golyók ugyanaz a kis méret.

A képernyőn a lézer bekapcsolása után megfigyelheti a könnyű kört körülvevő koncentrikus könnyű és sötét diffrakciós gyűrűket.

Szög sugár A. ÉN. A sötét gyűrűk betartják a kapcsolatot:

Szög sugár A. ÉN. Könnyű gyűrűk

(5)

hol r. - A fényfordulatú részecskék sugára.

Értékek sina I. Az állapotból számítva

(6)

hol D I. - a megfelelő diffrakciós gyűrű lineáris átmérője a képernyőn;

L. - Távolság az üvegtáblából a képernyőre.

Gyakorlati megrendelés 2

és kísérleti adatok feldolgozása

1 Mérje meg az első átmérőjét ( D. 1) és a második ( D. 3) sötét gyűrűk különböző távolságokon L.. Az asztalhoz. 2.

2 Építsen egy függőségi ütemtervet D \u003d F.(L.) Minden diffrakciós minimum esetében, azaz D 1 \u003d f(L.)és D 3 \u003d f(L.).

3 Határozza meg a érintők a diffrakciós szögek rendre az első és a második sötét gyűrű segítségével (6) képletű, és a részecskék átlagos méretét értéket kapcsolatok (4).

4 Határozza meg a mérési hibát. Rögzítse a végeredményt az űrlapon r. = <r.> ± r.\u003e (m).

5 Következtetéseket kell végezni a munkához.

17. A lézersugárzás jellemzőinek tanulmányozása

A munka célja:

1. Ismerje meg az akció elvét és a hélium-neon lézer eszközét.

2. A lézersugárzás interferenciájával, diffrakciójával és polarizációjával ismerkedjen meg.

3. Határozza meg a kétdimenziós struktúra időszakát.

4. Határozza meg a lézersugár kereskedő szögét.

Rövid elmélet

A lézer alapvetően új fényforrás. A rendes források sugárzásából (izzólámpák, napfény lámpák stb.) A lézer sugárzása különbözik abban, hogy közel van a monokrómhoz, kivételesen magas idő és térbeli koherencia, nagyon kicsi divergencia , És ezért az elektromágneses energia kivételesen nagy sűrűsége. Ezenkívül a lézersugár polarizált.

A lézer elve három fizikai készüléken alapul: kényszersugárzás, népesség inverzió és pozitív visszajelzés.

Az atomok (molekulák) viselkedése a kvantummechanika törvényei vonatkoznak, amely szerint a fizikai mennyiségek (például az E) értékei csak bizonyos (diszkrét) értékeket vehetnek igénybe. Az energia esetében ezek az értékek grafikusan vannak az úgynevezett energiaszintek formájában (1. ábra).

A legalacsonyabb energiaszintet alapvetőnek nevezik, mivel megfelel a részecske legmegfelelőbb állapotának. A magasabb energiaértékű maradék szinteket izgatottnak nevezik.

Az atomenergia növekedésével járó folyamatot magasabb energiaszintre való áttérésként ábrázolják, az energiacsökkenés csökkenésével - alacsonyabb szintre való áttérésként.

Tekintsük az elektromágneses sugárzás (fény) közötti kölcsönhatást atomokkal.

Az első típusú interakció: Atom, a fő állapotban, elnyeli a fotont, amelynek energiája elegendő ahhoz, hogy átálljon az egyik izgatott állapotba (1a. Ábra).

és második: Egy izgatott állapotban található atom,

spontán módon (spontán) alacsonyabb energiaállapotba kerül: Ezt az átmenetet foton-sugárzás kíséri (1b. Ábra).

A spontán átmenetekkel különböző atomok sugárzott, nem ismétlődően és önállóan sugározódnak, ezért a sugárzott fotonok fázisai nem kapcsolódnak egymáshoz, a sugárzás iránya, annak polarizációja véletlenszerű karakter, és a sugárzási frekvencia az energiaszint által meghatározott korlátozásokban van E 1 és E 2.

A spontán sugárzás nem irányított, szennyezett, nem monokikus.

Van azonban, harmadik kölcsönhatásamelyet kényszerített sugárzásnak neveznek. Ha egy izgatott állapotban található atom (2. ábra), a sugárzás gyakorisággal esik ν az atom megfelelő állapota alacsonyabb állapotba (1), akkor az atom a foton hatása alatt kényszerül, miközben sugárzik a fotonát, amelyet kényszerített sugárzásnak neveznek.

Rendkívül fontos megjegyezni a kényszeres sugárzás jellemző tulajdonát: a kibocsátott hullám (foton) pontosan ugyanaz irány és fázismint a lemorzsolódás. Ezenkívül ezek a két hullám ugyanolyan frekvenciákkal és polarizációs állapotokkal rendelkeznek.

Ha az 1 → 2-es átmenet (1a. Ábra), a külső sugárzás felszívódik, és a 2 → 1-es kényszer átmenetekkel (2. Ábra), ellenkezőleg, amplifikált, mert Egy atom által kibocsátott foton hozzáadódik a külső fotonhoz. Az átmenetek valószínűsége 1 → 2 és 2 → 1oninka. Ha a legtöbb atom izgatott állapotban van, akkor gyakrabban átmenet 2 → 1 . Más szóval, szükség van a külső sugárzás fokozására népességa 2. szint az 1. szintű populációnál magasabb volt, vagy létre kell hoznia inverziónépességi szintek.

A t hőmérsékleten az N atomok száma egy energiával rendelkező állapotban van, amelyet a Boltzmann képlet határozza meg

N ~ exp (-e / kt)

ahol K a Boltzmann állandó.

Látható, hogy minél nagyobb az állam energiája, annál kevesebb az N atomok száma ebben az állapotban van. Ez azt jelenti, hogy az alacsonyabb szintek az egyensúlyi állapotban vannak, és a fény felszívódása az amplifikáció felett érvényesül.

A populációs szintek inverziója megfelel a közeg atomok közül nemribriabil állapotának.

Hozzon létre egy ilyen állapotot mesterségesen
Energia a munkatársnak, amelynek rovására az atomok átkerülnek a felső energiaszintre. Az ilyen folyamatot hívják szivattyúzott.A különböző típusú lézerek, szivattyúzás végzik különböző módon: a szilárdtest lézer, azt végzik, mivel a felszívódás a fény kiegészítő lámpák, a gáz miatt - az átviteli energiáját az energia a az elektromos mező által felgyorsított elektronok ütközések során.

Az a médium, amelyben a lakosság inverzióját elvégzik, aktív közegnek nevezik.

A „lézer” alkotják a kezdeti betű az angol kifejezés: „fénykibocsátás indukált emisszióval”, ami azt: „erősítése fény segítségével erőltetett sugárzás.” A lézereket optikai kvantumgenerátoroknak (OCG) is nevezik.

Gáz lézerek. Hélium neon lézer.

A hélium neon lézer fő eleme folyamatos

a cselekvések a 2 cső (3. ábra), amely tele van hélium és neon keverékével, amelynek részleges nyomása körülbelül 1 és 0,1 mm.t.. A cső végei lapos párhuzamos üveglemezekkel vannak ellátva, amelyek a tengelyéhez illeszkednek a fékezési szögben.

A gáz lézerben lévő szivattyúzást a tápegység energiájának köszönhetően hajtják végre, amely támogatja az izzó kisülést a 4. katód és az anód között. A csőben lévő kisülés 1,5-2,0 kV-nál történik. A cső kisülési árama tízmilliamp.

A hélium-neon lézer működő atomjai atomok

neon, piros fotonok sugárzó (λ \u003d 632,8 nm), az 1. ábrán. A 4. ábra a neon és hélium atomok szintjének egyszerűsített sémáját mutatja.

A tiszta neonban a szivattyúzás során a 3-as állapotok állapota hatástalan, mivel ez a szint egy kis élettartamú, és a neon atom spontán az állam 2p.

A helyzet megváltozik, amikor hélium add be Neonhoz. A hegium szintű 2S energia megegyezik a 3s neon szintjével. A 2-es hélium energia szintje hosszú élettartamú és hatékonyan érinti. Az izgatott hélium atomok neonatomokkal történő ütközésein az energiát neon atomjaira továbbítják. Ennek eredményeképpen létrejött a 3S neon üzemi szint inverz populációja.

Ezt követően számos az aktív környezetben fordul elő
A spontán átmenetek 3S → 2P, feltörekvő fotonok (λ \u003d 632,8 nm) kényszer átmenetekhez vezetnek. Ezek a fotonok, amelyek bizonyos szögben mozognak a cső tengelyéhez, nem vesznek részt a lézersugár megszerzésében. A lézersugár képződése csak a cső tengelye mentén kibocsátott fotonok miatt történik.

A gerenda megerősítése sokkal gyorsabb, ha a fény visszatér az aktív környezetbe, ahol a kényszeres átmenetek miatt újra fokozódnak. Az ilyen helyzetről visszajelzésként beszélnek. A lézerekben pozitív visszajelzés létrehozásához használjon optikai rezonátort, amely két tükör 1 (3. ábra).

A kényszeres sugárzás intenzitásának növekedése lavina-szerű, és a spontán sugárzás jelentősen intenzívebbé válik, ami a jövőben nem tekinthető figyelembe.

A lézersugár generálása abban a pillanatban kezdődik, amikor a kényszer átmenetek miatti sugárzás energiájának növekedése meghaladja az energia elvesztését a rezonátor minden egyes szakaszához. A gerenda kimenetére a rezonátorból az 1 tükrök egyike áttetsző. Mindkét tükör felületét filmekkel borítják, amelynek vastagsága olyan módon van kiválasztva, hogy tükrözze a kívánt hullámhossz hullámát, és minden más leállt.

A rezonátor tükrök átlátszósága általában kevesebb, mint 1%.

A lézersugárzás jellemzői.

Hasonló információk.

A gáz-halmazállapotú aktív közeg jellemzői. Alapvető gerjesztési módszerek. Elektromos kisülés, gázdinamika, kémiai gerjesztés, fotodisciáció, optikai szivattyúzás. A gerjesztési energia rezonálása az ütközések során. Hélium neon lézer. Rendszerszintek. Gerjesztési energia továbbítása. A sugárzási vonalak versenye 3,39 és 0,63 mikron hullámokon. Kisülés paraméterek, lézerparaméterek.

Az inverzió létrehozásának módszereinek vizsgálata a legnagyobb érdeklődést képviselő lézerek példáira kerülünk.

Kezdjük gáz lézerekkel. Az aktív médiumok gázszövetsége számos csodálatos következményhez vezet. Először is, csak a gáztömeg átlátszó lehet a spektrum vákuum UV-régiójától a távoli IR, lényegében mikrohullámú tartomány hullámaitól. Ennek eredményeképpen a gázlézerek hatalmas hullámhosszúságban működnek, amely megfelel a gyakoriságának változása, több mint három nagyságrenddel.

További. A szilárd testekhez és folyadékokhoz képest a gázok szignifikánsan alacsonyabb sűrűséggel és magasabb homogenitással rendelkeznek. Ezért a gáz fénysugár kevésbé torzul és szétszóródott. Ez megkönnyíti a lézersugárzás diffrakciós határát.

A gázok alacsony sűrűségében a spektrális vonalak kiterjesztését jellemzik, amelynek értéke kicsi, mint a lumineszcencia vonal szélessége a kondenzált médiában. Ez megkönnyíti a gáz lézerek magas monokromatikus sugárzását. Ennek eredményeképpen a lézersugár jellemző tulajdonságai leginkább egyértelműen nyilvánulnak meg a gáz lézerek sugárzásában - magas monokromatikusság és tájolás.

A gáz részecske összetevői kölcsönhatásba lépnek egymással a gázrendszer ütközések folyamatában. Ez az interakció viszonylag gyenge; Ezért gyakorlatilag nem befolyásolja a részecskék urdvine energiájának helyét, és csak a megfelelő spektrális vonalak bővülését fejezi ki. Alacsony nyomással, a kollíziós kibővülő kis és nem haladja meg a Doppler-t

szélesség. Ugyanakkor a nyomás növekedése a kollíziós szélesség növekedéséhez vezet (lásd a második előadást), és megkapjuk a lehetőséget, hogy szabályozzuk a lézer aktív közegének megerősítő vonalának szélességét, amely csak az esetben létezik gáz lézerek.

Mint tudjuk, az önkifejezés feltételeinek teljesítése érdekében a lézer rezonátorának egyik átadásában aktív környezetben lévő nyereségnek meghaladja a veszteséget. A gázokban a nem rezonáns energiaveszteségek hiánya közvetlenül az aktív környezetben könnyebbé teszi ezt az állapotot. Technikailag nehéz tükrözni, hogy a veszteségek észrevehetően kisebbek, mint 1%. Következésképpen az egyik átmenet megerősítése meghaladja az 1% -ot. A gázok ilyen követelményeinek viszonylagos könnyűsége, például az aktív közeg hosszának növelésével magyarázza a nagyszámú gázlézer jelenlétét számos hullámhosszúságban. Ugyanakkor a gázok alacsony sűrűsége megakadályozza az ilyen nagy sűrűségű izgatott részecskék, amelyek a szilárd testekre jellemzőek. Ezért a gáz lézerek specifikus energiafogyasztása lényegesen alacsonyabb, mint a kondenzált média lézerek.

A gázspecifikusok a populációk inverziójának megteremtésére használt különböző fizikai folyamatok sokrétűek is nyilvánulnak meg. Ezek közé tartozik az elektromos kisülés, a gáz-dinamikus folyamatok, a kémiai gerjesztés, a fotodissociáció, az optikai szivattyúzás (főként lézersugárzás) gerjesztése, az elektronsugarak gerjesztése.

A gáz lézerek túlnyomó többségében a népesség inverzióját elektromos kisüléssel hozták létre. Az ilyen gáz lézereket gázkibocsátásnak nevezik. A gázkisüléses módszer létrehozására aktív közepes a leggyakoribb módszere, inverzió gáz lézerek, hiszen kisülési elektronok könnyen gerjeszti a részecskék a gáz, fordítása a folyamatok rugalmatlan összecsapások magasabb szintű energia. Jellemzően a megfigyelt izzítómennyiség (gázszállító lámpák) az ezen energiaszintek spontán átmenetével magyarázható. Ha a gerincállandó államok bomlási folyamatainak sebessége kedvező a részecskék felhalmozódása az energia egyik legmagasabb szintjén, és valamilyen alacsonyabb energiájának ürítése, a populációk inverziója ezek között a szintek között. Könnyen izgalmas gáz széles energiatartományban, a gázkibocsátás elektronjai a semleges atomok, molekulák, ionok népességszintjének inverzióját eredményezik.

A gázkibocsátási módszer alkalmazható mind a folyamatos, mind az impulzus üzemmódok lézerek gerjesztésére. Az impulzus gerjesztést leginkább a felső és az alacsonyabb energiaszintű lakosság dinamikájának folyamatos módjára kedvezőtlen, valamint a folyamatos üzemmódban elérhetetlen magas sugárzási teljesítmény elérése érdekében.

Az elektromos kisülés a gázban független és független lehet. Az utóbbi esetben, a vezetőképesség a gáz által egy külső ionizált szert, és a gerjesztési eljárást végzik függetlenül a feltételeket a gáz bontás az optimális értéke a villamos térerősség a kisülésben rés. Egy gázközegben egy ionizált önállóan külső befolyás, ezen a területen és az általuk okozott áram meghatározza a kategóriába bevezetett gerjesztési energiát (energia bemenet).

A gázok jellemző jellemzője az ilyen gáztömegek létrehozásának lehetősége, amelyben a termodinamikai gázparaméterek drámaian megváltoztak. Tehát, ha egy pre-magas melegített gáz hirtelen kitágul, például, ha szivárgást szuperszonikus sebesség révén néhány fúvókaegység, a gáz hőmérséklete élesen csökken. Ez az új, lényegében alacsonyabb hőmérséklet megfelel a populációk új egyensúlyi eloszlásának a gázrészecskék energiaszintjében. A gáz hőmérsékletének hirtelen csökkenése esetén az eloszlás egyensúlyát zavarják. Aztán, ha pihenésre egy új termodinamikai egyensúly az alsó szinten gyorsabb lesz, mint a felső, a gáz-dinamikus bővülése kíséri inverzió a lakosság, létezik néhány kiterjesztett régió downstream gáz. Ennek a területnek a mérete a gáz-dinamikus áramlás mértéke és az inverz populáció relaxációs ideje van.

Ilyen a gáz-dinamikus módszer az inverzió előállítására, amelyben a fűtött gáz hőenergiája közvetlenül átalakul a monokromatikus elektromágneses sugárzás energiájává. Ennek a módszernek a fontos jellemző jellemzője a hatóanyag nagy tömegének gáz-dinamikus fluxusok szervezésének lehetősége, és ezáltal nagy teljesítményt kap (lásd a (6.57) képletet).

Kémiai gerjesztés esetén az elem inverziója kémiai reakciók eredményeképpen jött létre, amelyben izgatott atomok, molekulák, gyökök képződnek. A gázközeg kényelmes a kémiai gerjesztésre, azzal a ténnyel, hogy a reagensek könnyen és gyorsan keverednek és könnyen szállíthatók. A gázfázisú kémiai reakciókban a reakciótermékek közötti kémiai energia nem egyensúlyi eloszlása \u200b\u200ba legerősebben nyilvánul meg, és továbbra is a leghosszabb. A kémiai lézerek érdekesek abban, hogy a kémiai energia közvetlen átalakulása az elektromágneses sugárzás energiájába. A láncreakciók bevonása arra a tényre vezet, hogy az energiaellátás relatív aránya csökken. Az inverziót nyújtó reakciók kezdeményezésének költsége. Ennek eredményeképpen a kémiai lézer működése során villamosenergia-fogyasztás nagyon kicsi lehet, ami az inverzió létrehozásának kémiai módszerének is nagy előnye. Add hozzá, hogy a reakciótermékek eltávolítása, azaz a gázáramban való munka folyamatos karaktert tud biztosítani

kémiai lézerek munkája. A kémiai és gáz-dinamikus gerjesztési módszerek kombinációja is van.

A lézerek a kémiai lézerekkel szomszédosak, a populációk inverziója, amelyek a fotodissociációs reakciók segítségével érhetők el. Rendszerint gyors reakciók kezdeményeznek intenzív impulzusos fényjáradék vagy robbanás. A disszociáció következtében izgatott atomok vagy gyökök fordulnak elő. A reakció robbanásszerű természete az ilyen lézerek impulzus üzemmódját okozza. Ennek köszönhetően, hogy a megfelelő iniciációval, a fotodissociáció ugyanabban az időben fedezhető, nagy mennyiségű forrásgázzal, a sugárzás pulzus teljesítménye és energiája az inverzió megteremtésének módjáról a fotodissociációs módszerben jelentős értékeket érhet el.

A gáz aktív környezetek esetében különös természet egy olyan általános módszerré válik, amely optikai szivattyúzásként inverziót eredményez. A gázok alacsony sűrűségének köszönhetően a keskeny rezonáns abszorpciós vonalak. Ezért az optikai szivattyú hatásos lehet, ha a szivattyú forrásának megfelelően monokromatikus. A lézerforrásokat általában használják. Az optikai szivattyúzás esetén az optikai szivattyúzás esetében az a tény, hogy az alacsony sűrűségük miatt a szivattyú sugárzás gázba történő behatolásának mélysége nagy és hőszomorodás lehet, ha az abszorbeáló sugárzás kicsi. Rendszerint a gázmédia rezonáns optikai szivattyúzása gyakorlatilag nem vezet optikai homogenitásuk megsértéséhez.

Az elektronsugarak gerjesztése gázkörnyezetek, a gázionizáció nagy energiájú elektronokkal történik (0,3-3 MEV). Ugyanakkor az elsődleges sugár gyors elektronjainak energiája, amelynek teljes száma viszonylag kicsi, lépcsőzetes átalakul egy nagy számú lassú elektronok energiájába. A felső lézerszint gerjesztését az alacsony energiájú elektronok végzik (az egységekből az elektron-tucatnyi elektron-teljesítményig). Mivel a gázok nagy energiájú elektronjai hossza elég nagy ahhoz, hogy az elektronsugaras gerjesztési módszer nagyon kényelmes, hogy nagy mennyiségű nagy mennyiségű nagy mennyiségű nagy mennyiségű, bármilyen összetételű gázokat hozzon létre.

Az elektronsugarak gerjesztése rugalmas, és ugyanakkor a hatékony módszer gyakorlatilag alkalmazható. Ennek a módszernek a nagy előnye is a kombináció lehetősége, hogy más módszerekkel rendelkező gáz lézerek

Mielőtt az inverzió megteremtésének módjainak konkrét megfontolása során bizonyos gáz lézer lézerrendszerekben valósulnak meg, a legnagyobb érdeklődést képviselő gáz lézer lézerrendszerekben alkalmazzák, tanácsos az általános jellegű két körülményt megjegyezni.

Először is, a gázkörnyezet inverziójának elérését nagyban megkönnyíti a relaxációs folyamatok relatív génje

gázokban. Általános szabályként a megfelelő sebességű állandók jól ismertek, vagy viszonylag könnyen tanulmányozhatók kísérletileg. A rövidzárlatos régióban és a jól megengedett átmeneteknél az a folyamat, amely megakadályozza az inverzió megszerzését és megtartását, a felső szint spontán bomlása (lásd a második előadást). Az atomok, molekulák, ionok élettartama is jól ismertek vagy viszonylag jól ismertek lehetnek. A szabad részecskékre ismert idők értékei gázokra érvényesek.

Másodszor, a gázokat a gerjesztési energia egy fajta részecskéiből való továbbítása egy másik fajta részecskéi, a rugalmatlan ütközéssel együtt. Az ilyen átadás a hatékonyabb, annál pontosabban egybeesik az ütköző részecskék energiájának szintjét. Az a tény, hogy mindig az említett államok energiájának értékeinek különbsége, amelynek a populációk cseréje az ütközés során következik be, hogy a gerjesztés átvitelét a kinetikus energia felszabadulása (vagy abszorpciója) kíséri

Itt n a részecskék sűrűsége a sugárzási energia donorok, N a sűrűsége akceptorok, a csillag jelöli a gerjesztés a megfelelő részecske. A K, a (13.1) alsó nyilak fölé állva a reakció sebességét jelöli. A kinetikus energiát a gázrészecskék tranzitmozgásának hőenergia-tartályából nyerhetjük (vagy a tartályba továbbítva). Annak érdekében, hogy az ilyen folyamat hatékony legyen a tartályba (a tartályból származó tartályba) egy ütközés esetén, az energia nem haladhatja meg az egyik részecske átlagos hőmozgásait. Más szóval, a vizsgált államok energiamegtelensége kicsi:

Ebben az esetben az úgynevezett rezonáns (kvázi rezonancia) gerjesztési energia továbbítása következik be.

Általánosságban elmondható, hogy az energiaátviteli folyamatot (13.1) az űrlap nagysebességű egyenlete írja le

ahol t jelent hatékony relaxációs idő, és a gerjesztési energia sebességének sebességét szokásos módon,

Itt, V a sebesség az ütköző részecskék, és a keresztmetszete az átviteli folyamat közeledik egy gáz-szisztémás keresztmetszete, amikor a feltételes feltétel (13.2). Az egyenlet jobb oldalán

(13.3) A visszatérési folyamatot figyelembe veszik. Feltételezve, hogy végrehajtja a részecskék megőrzésének törvényét:

a (13.3) könnyen megközelíthető a helyhez kötött körülmények között

Feltéve, hogy

az akkumulátorok gerjesztésének szintjét elértük, a lehető legnagyobb donor gerjesztési szintet.

Tehát, a folyamat az ütköztető továbbításának a gerjesztési energia a részecskék egy fajta a részecskék egy másik fajta, jellemző a gáz környezetben, akkor hatásos, ha végző állapotban (13.2). Ez a folyamat hatásos az N típusú N típusú aktív lézer közeg létrehozásában, az N típusú részecskék gerjesztésével (13.7).

Ábra. 13.1. Az átviteli gerjesztési energia a reakcióvázlat szerint a közvetlen nyíl a vscer - a gerjesztés a részecskék n, a közvetlen nyíl lefelé - a sugárzás által részecskék egy hullámos le nyíl - relaxáció az alsó lézeres szintű részecskék N. A részecskék saját relaxációjának hiánya

A gerjesztési energia továbbítása jelentősen kiterjeszti a gáz lézerek létrehozásának lehetőségét, lehetővé téve a gerjesztési energiát és az azt követő sugárzást az aktív táptalajban a kívánt hullámhosszon. A folyamat két szakaszban történik. Először is, egy vagy más módon, a segédgáz részecskéi izgatottak - a felesleges energia és kiálló gerjesztési energia donor hordozója. Ezután, a folyamatok euprous ütközések, az energia továbbítja a vivőgáz részecskék munkagáz - a gerjesztési energia akceptor, így belélegzése felső lézeres szintező. Felső; A segédgáz energiaszintje nagy életűnek kell lennie ahhoz, hogy az energiát jól felhalmozza. A vázlatosan figyelembe vett eljárást az 1. ábrán mutatjuk be. 13.1.

A vizsgált módszert széles körben használták, mivel gyakorlatilag minden gerjesztési módszerrel (elektromos kisülés,

gáz-dinamikus, kémiai, stb) Gyakran sokkal jövedelmezőbb közvetlenül befektetni a gerjesztő energia nem azokba részecskék sugárzása, ami azért kívánatos, és azokat, amelyek könnyen elnyelik az energiát, nem bocsát ki magukat és szívesen adjuk gerjesztését a kívánt részecskékre.

Most több gáz lézer közvetlen figyelembevételével fordulunk. Kezdjük az atomi gázrendszerekkel, amelyek fényes képviselője egy hélium neon lézer. Jól ismert, hogy ez a lézer lényegében először volt. A kezdeti számítások és javaslatok egyértelműen gázlézereket, elsősorban a nagyobb fokú megértése szintjeinek energiaszintet és feltételeit gerjesztés gáz környezetben már tárgyalt. Mindazonáltal az első olyan rubin lézert hoztak létre, mivel ezt az egy kristályt gondosan vizsgálták az EPR rádiós spektroszkópiájában, és széles körben alkalmaztuk a mikrohullámú kvantum elektronikában, hogy paramágneses kvantumerősítők (paramágneses maseries) hozzon létre. Hamarosan ugyanazon 1960, A. Janes,

Ábra. 13.2. Az elektromos kisülésben lévő neon és hélium gerjesztési sémája (a nyilak megnevezései megegyeznek a 13.1 ábrán). Megjelenik a kaszkádos népesség energia szintjeinek lehetősége.

W. Bennett és D. Harriti hélium neon lézert hozott létre 1,15 mikron hullámhosszon. A gáz lézerek legnagyobb érdeklődése a hélium-neon lézer generációjának megnyitása után alakult ki 632,8 nm-es piros vonalon, gyakorlatilag ugyanolyan körülmények között, mint az első indítás az 1.15 mikron hulláma. Ez elsősorban a lézeres alkalmazások iránti érdeklődést ösztönözte. A lézersugár eszközévé vált.

A technikai fejlesztések azt a tényt várták, hogy a hélium neon lézer megszűnt a laboratóriumi berendezések csodájának és a kísérleti művészetnek, és megbízható eszközré vált. Ez a lézer jól ismert, igazolja a hírnevét, és megérdemli a figyelmet.

A hélium-neon lézerben a munkaanyag semleges neon atomok. A gerjesztést elektromos kisüléssel végzik. Az egyszerűsített, és azonban bizonyos értelemben a neonszintek általánosított sémáját az 1. ábra jobb oldalán mutatjuk be. 13.2. Elektromos kisüléssel az elektronokkal való ütközés során

szintek izgatottak. Szintek metasztabil, és a szint összehasonlítva sokkal rövidebb. Ezért úgy tűnik, hogy a lakossági populációk inverziója. Ez azonban megakadályozza a metasztabil szintet. Számos atom spektrumában, beleértve az inert gázatomokat is, van ilyen hosszú élettartamú metasztabil szint. Az elektronnal kötődő ütközéseken ez a szint nem teszi lehetővé a szint leengedését, ami megakadályozza az inversion megszerzését.

A tiszta neonban a folyamatos üzemmódban történő inverzió létrehozása nehéz. Ez a nehézség, amely sok esetben kellően gyakori, a további gázok bevezetése okozza a kibocsátás-gerjesztő energia donornak. Ez a gáz héliumot szolgál fel. A két első izgatott sűrűségű hélium (13.2 ábra) energiái pontosan egybeesnek az neonszintű energiáival. Ezért a gerjesztés rezonáns átvitelének feltételei a rendszer szerint jól megvalósulnak.

A neon és hélium megfelelő nyomtatásával, kielégítő állapotban (13.7), az egyik vagy mindkét neonszint elérhetõ, jelentősen meghaladja ezt a tiszta neon esetében, és e szintek lakosságának inverzióját a szint.

Az alsó lézerszint kiürülése kollíziós folyamatokban történik, beleértve a gázkisülés cső falával való ütközéseket is.

Hangsúlyoztuk, hogy a gázból származó energia továbbításának módja, közvetlenül nem működik, de könnyen izgatott gázok, amelyek nem felhalmozódnak a gerjesztő energiát, de könnyen kibocsátják, először hélium-neon lézerben valósult meg Neon lézer először kvantumelektronikában.

Fontolja meg most részletesebben a semleges hélium és a neo atomok szintjét (13.3. Ábra).

A héliumból származó izgatott államok alacsonyabb az 19,82 és 20,61 EV energiájának felel meg. Az optikai átmenetekből a földi állapotba tilos a megközelítésben - a héliumra érvényes kommunikáció. A feltételek metasztabil állapota, körülbelül az élet. Ezért jól felhalmozódnak az elektrond sztrájk izgatott energiával.

Neon esetében egy szelep-külső oszcillát érvényes. Ábrán. 13.3 Az egyik konfigurációra vonatkozó feltételeket zsírvonal mutatja a működő alomság elosztásával. A szintek azonosításához a fázisokat használják, a legelterjedtebb a meglévő irodalomban. A szintek közel vannak a 250 és 2% -os hélium metasztabil szintjéhez, az energiahiány megközelítőleg 300 K-vel egyenlő

.)) Az államnak hosszú ideje van a rezonáns sugárzás elfogása miatt a fő állapotú sugárzási kommunikáció miatt.

A Neon S-államokban nagy időpontban van, mint a p-állapot. Ez általában beszél, lehetővé teszi, hogy inverziót kapjon az átmenetekre, azonban szem előtt kell tartania, hogy a neon állama jól lakott a kategóriában, és nem túl nagy kisülési áramokkal, az alsó lézerszintek lépcsőzetes (kaszkádos) populációjával az államból származó átmeneteknél lehetséges

Ábra. 13.3. A rendszer az alsó gerjesztett energia szintjét a hélium és Peon: egyenes nyilak fel - a gerjesztés hélium, a hullámos nyilak - a sebességváltó a gerjesztési energia a hélium neon, ferde egyenes nyilak - a sugárzás neon atomok. A neon alsó lézerszintjeinek relaxációs csatornái nem jelennek meg.

Bevezetés a nagy mennyiségű héliumhoz képest, amely külső állami intenzív állapotot biztosít a Neonnal kapcsolatban, eltávolítja a folyamatos üzemmódban az inverzió megszerzésének lehetőségét. Történelmileg az átmenet során generálódott. A fő hatalom megfelel az átmenetnek. Ezután az átmenetek inverzióját hajtották végre.

Mindháromféle generáció a kisülés azonos feltételein fordul elő, és ugyanolyan függősége van a generációs teljesítménynek a kisülési paramétereken. Ugyanakkor a 3,39 és 0,63 mikron hullámok generációinak versenye, amely megfelel a közös felső szintű átmenetnek, az átmenetnek felel meg. Ezért az egyik hullámzó generáció gyengíti a generációt egy másiknak. Az ügyet az erősségi együtthatók élénk különbsége bonyolítja. Az átmenet megfelel a nyereségnek, ezért könnyen megvalósítható egyszerű, például fémben, tükrökben. Az átmenet sok

több szeszélyes. Ez egy enyhe nyereségnek felel meg, más dolgok egyenlő, nem tud versenyezni egy gigantikus nyereséggel. Ezért, hogy megkapjuk generációs a látható tartományban, a hélium-neon lézeres szállítjuk többrétegű dielektromos interferencia tükör nagy reflexiós együttható csak a kívánt hullámhosszon. Az átmenet megfelel a javító generációnak. Dielektromos tükrök használata.

A hélium neon lézer gázkibocsátó lézer. A hélium atomok (és neon) gerjesztése alacsony áramú izzó kisülésben történik. Általában a semleges atomok vagy molekulák folyamatos lézerekben aktív táptalajt hozhat létre, gyengén ösztönözött plazmát az izzolvíz-kisülés pozitív oszlopának pozitív oszlopára. Az aktuális kibocsátás sűrűsége. A hosszanti elektromos mező feszültsége olyan, hogy a kisülési rés egyetlen szegmensére keletkező elektronok és ionok száma kompenzálja a töltött részecskék elvesztését a gázkisüléscső falainak diffúziója során. Ezután a kisülés pozitív posztja álló és egyenruha. Az elektronhőmérsékletet a gáznyomás terméke határozza meg a D cső belső átmérőjébe. Kis elektronikus hőmérsékleten nagy, nagy - alacsony. Az érték állandósága határozza meg a kibocsátások hasonlóságának feltételeit. Az elektronok számának állandó sűrűsége, a kisülés feltételei és paraméterei változatlanok lesznek, ha a munka mindig mindig. A pozitív poszt gyengén ösztönözött plazmájának sűrűsége arányos a jelenlegi sűrűséggel. érték.

A 3.39 mikron (sorozat, a legerősebb vonal) területén a felső lézer szint, amint említettük, egybeesik a 0,63 mikron piros vonal felső szintjével. Ezért a kisülés optimális körülményei azonosak.

A nagyon gyakori esetekben, amikor ugyanaz a préselt gázkisüléses csövet alkalmazunk a hélium-neon lézeres cserélhető tükrök munkát a különböző hullámhosszúságú tartományokban, bizonyos kompromisszumos értékeket általában a kiválasztott meglehetősen széles paraméterek: az átmérője a A gázkisülés cső 5-10 mm, az arány részleges nyomás 5-15, teljes nyomás 1 - 2 Torr, áram 25-50 mA.

Az optimális átmérőjű jelenléte két tényező versenyének köszönhető. Először, a növekedés a keresztmetszete az aktív lézer közeg, a többi tényező, növekszik a lehetőségét bomlási a falon a kapilláris kapilláris kapilláris gáz-kisülési cső növekszik az erősítés arányosan. Ez utóbbiak azt eredményezik, hogy - növelve a neon metast-ferdel státusának kapilláris falak falán lévő bomlási valószínűségét, és az izgatott hélium (és így neon) növekedése miatt, ami azt jelenti, hogy a nyereség Az állandó termék fenntartása, azaz a gázkisülés cső átmérőjének megváltoztatásakor az együttható.

A kisülési áram optimális sűrűségének jelenléte a kaszkád-folyamatok előfordulása a nagy áramlatoknál

az inverzió csökkenéséhez vezet (lásd a 13.2 és a 13.3 ábrát). Az ilyen jellegű folyamatok elengedhetetlenek lehetnek, mint a neonnyomás növekedése, amely viszont meghatározza az optimális nyomás jelenlétét.

A 0,63 és 1,15 mikron és több tíz mikron és több száz millivatt a 3,39 mikron régióban több száz millivattot kell tekinteni a hélium-neon lézerek sugárzásának jellemző sugárzási kapacitására. Lézeres élettartam A gyártás hibáinak hiányában a mentesítés folyamata korlátozza, és évek óta számít. Az idő múlásával a kibocsátás során megsérti a gáz összetételét. A falak és az elektródák atomjainak szorpciója miatt a "kemény", a nyomáscsökkenés folyamata, a hélium és a neon változások aránya.

Most éljünk a Neon Laser Resonatbrov konstrukciójának kialakításánál. Nagy rövid távú stabilitás, a tervezés egyszerűsége és megbízhatósága akkor érhető el, ha a rezonátor tükröket a kisülőcsőbe helyezik. Ezzel a helyen azonban a tükör viszonylag gyorsan elrontja a kisütést. Ezért, a legnagyobb elosztó tervezése volt, amelyben a gáz-kisülési cső, felszerelt ablakok, található a brutener szög az optikai tengellyel, belsejében elhelyezett a rezonátor. Az ilyen helynek számos előnye van - egyszerűsíti a rezonátor tükrökének kiigazítását, a gázkibocsátó cső és a tükrök élettartama növekszik, és a változás megkönnyítik,

a rezonátor és a diszperziós rezonátor használata, a mod, stb.

A kvantumelektronikában fontos a munkameneti vonal szélességének kérdése (lásd a második előadást). A gáz lézerek, a természetes, kollíziós és Doppler kiterjesztések elengedhetetlenek. Hélium-neon-lézer formula esetében (2.8) (ahol kell megérteni - a neon P-állapotának természetes élettartamát, és az SS-államhoz kapcsolódó idő alatt) az MHZ vonal természetes szélessége. A kollíziós kiterjesztést ((2.31 képlet) gáznyomással határozzuk meg. A neonatomok esetében feltételezve, hogy a megfelelő kollíziós folyamat keresztmetszete megegyezik a gázszisztémás, az MHz sorrendjének nyomására. Doppler vonal szélessége ( A (2.28) képletet, különösen a sugárzási hullámhosszat határozzuk meg. A 0,63 μm-es vonalak esetében 400 ° C-on ezekre a képletekre úgy adják, hogy jól összhangban van a kísérleti adatokkal. Az említettek szerint világos, hogy A hélium-neon lézer, a fő mechanizmus, amely a sugárzási vonal kibocsátását okozó Doppler hatás. Az angol viszonylag kicsi, és ilyen vonalat kaphat egy hosszirányú divatot, azaz egy-frekvenciájú generációt legalább egy kicsi , de a 15 cm-es rezonátor fizikailag teljesen megvalósított hossza. (Formula (10,21)).

A hélium neon lézer a gáz lézerek legreprezentatívabb példája. A kibocsátásban ezeknek a lézereknek az összes jellemző tulajdonsága nyilvánvalóan nyilvánvaló, különösen a tizenegyedik előadásban tárgyalt Lambovsky kudarc. Ennek szélessége nem közeledik ahhoz, hogy az egyik homogénenesen elfogadott vonal szélességéhez közeledik, amelynek összessége nem egyenletesen uralta Doppler vonalat képez. Hélium neon lézer esetében az ilyen homogén szélesség természetes szélesség. Mivel a Lambovsky hiba helyzete (lásd a 11.6 ábrát) nagyon pontosan mutatja a munkahelyi átmeneti vonal középpontját. Az 1. ábrán bemutatott görbe. 11.6, A Lambovsky hiba esetében kísérletileg az egymoder lézer rezonátorának hosszúságát sima változásával állítják elő. Következésképpen a meghibásodás legkisebb pozícióját a megfelelő visszajelzésnél használhatjuk, a rezonátor vezérlési hossza, a lézergenerációs frekvencia stabilizálása érdekében. Ez a relatív stabilitást és a frekvencia-reprodukálhatóságát egyenlő. Megjegyezzük azonban, hogy a nagyobb stabilitást akkor érjük el, ha a meghibásodást nem égetik az aktív közeg amplifikációjában, hanem a rezonáns gáz abszorpciós vonalában. A generációs vonal esetében az ilyen gáz metán.

Hangsúlyozva, hogy a semleges atomok több gázlécje van, beleértve a nemes gázok atomjait is, megjegyezzük, hogy az iparág széles körben termel hélium-neon lézereket.

A munka célja, hogy tanulmányozza a gáz lézer alapvető jellemzőit és paramétereit, mint olyan hatóanyagot, amelyben hélium és neongázok keverékét használják.

3.1. A hélium neon lézer működésének elve

A hélium neon lézer a tipikus és leggyakoribb gáz lézer. Az atomgáz-lézerekre vonatkozik, és aktív közege az inert gázok - hélium és neon semleges (nem ionizált) atomok keveréke. Neon egy működő gáz, és az energiaszintek között előfordulhat a koherens elektromágneses sugárzás kibocsátásával. A hélium a segédgáz szerepét végzi, és hozzájárul a neon megindításához és a lakosság inverziójának megteremtéséhez.

A lézerben való generáláshoz két legfontosabb feltételt kell végrehajtani:

1. A munkahelyi lézerszintek közötti populációnak kell lennie.

2. Az aktív közeg erősítése meghaladja a lézer összes veszteséget, beleértve a "hasznos" veszteségeket a sugárzás kimenetén.

Ha két szint van a rendszerben E. 1 és E. 2, mindegyik részecskék számával N. 1 és N. 2 és a degeneráció mértéke g. 1 és g. 2, a populációk inverziója akkor fordul elő, amikor a lakosság N. 2 /g. 2 felső szint E. 2 lesz több népesség N. 1 /g. 1 alacsonyabb szint E. 1, vagyis az inverzió mértéke δ N. Pozitív lesz:

Ha szintek E. 1 és E. 2 Nem degenerált, majd az inverzió előfordulásához szükséges, hogy a részecskék száma N. 2 A felső szinten E. 2 nagyobb volt, mint a részecskék száma N. 1 az alsó szinten E. Egy. Azok a szintek között, amelyek között a lakosság inverziója és a kényszeres átmenetek kialakulása a koherens elektromágneses sugárzás kibocsátásával lézeres szintek.

Az állam a populációk inverziójával van létrehozva szivattyúzás - A gázatomok gerjesztése különböző módszerekkel. A külső forrás energiája miatt forrásszivattyúzás, Ne atom a fő energia szintjétől E. 0 megfelel a termodinamikai egyensúly állapotának, átmenet a NE * izgatott állapotába. Az átmenetek különböző energiaszinteken fordulhatnak elő a szivattyú intenzitásától függően. További, spontán vagy kényszerített átmenetek az alapul szolgáló energiaszinteken.

A legtöbb esetben nincs szükség arra, hogy figyelembe vegyék az összes lehetséges átmenetet a rendszerben. Ez lehetővé teszi a lézerek két-, három- és jól szintű diagramját. A lézer működési séma típusa az aktív közeg tulajdonságai, valamint a szivattyúzás által használt tulajdonságok határozzák meg.

A hélium neon lézer háromszintű sémán működik, amint az az 1. ábrán látható. 3.1. Ebben az esetben a szivattyúzás csatornák és sugárzás generálás részben elkülönül. A hatóanyag szivattyúzása átmeneteket okoz a fő szintről E. 0 izgatott szintre E. 2, ami a munkaszintűek közötti inversion megjelenését eredményezi E. 2 I. E. Egy. Az aktív táptalaj az állami inverziós inverzióban a munkaszintűek képesek fokozni az elektromágneses sugárzást gyakorisággal
a kényszerkibocsátás folyamatainak köszönhetően.

Ábra. 3.1. A munka és a segédgáz energiaszintjének rendszere, amely magyarázza a hélium neon lézer munkáját

Mivel az energiaszintek kibővítése a gázokban nem elegendő, és a széles felszívódási sávok hiányoznak, akkor nehéz inverz populációt kapunk optikai sugárzással. Azonban más szivattyúzási módszerek is lehetségesek a gázokban: közvetlen elektronikus gerjesztés és rezonáns energiaátvitel az atomok ütközésébe. Az atomok izgatása az elektronokkal való ütközés során könnyebben elvégezhető elektromos kisülésben, ahol az elektronok az elektromos mező által felgyorsultak jelentős kinetikus energiát szerezhet. Az atomokkal rendelkező elektronok rugalmatlan ütközésével, az utóbbi a izgatott állapotba megy E. 2:

Fontos, hogy a folyamat (3.4) a természetben rezonáns: az energiaátvitel valószínűsége maximális lesz, ha a különböző atomok izgatott energiaállománya egybeesik, azaz rezonanciában van.

Az energiaszintek részletei nem, és az NE és a fő munkamódszerek vázlatosan láthatóak az 1. ábrán. 3.2. A gyors elektronokkal (3.2) és (3.3.) A gázatomok rugalmatlan kölcsönhatásainak megfelelő átmeneteket a pontozott nyilak felfelé mutatják. A hélium atomjai az elektronszalagok eredményeként izgatottak a 2 1 S 0 és 2 3 S 1 szintre, amelyek metasztanthatók. A kiválasztási szabályok tilosak a héliumhoz való héliumba való átmenetek kibocsátása. A gerjesztett atomok ütközésénél nem olyan NE atomokkal, amelyek főként 1 S 0, a lehetséges gerjesztés (3.4), és a Neon 2-es vagy 3S szintjén megy. Ebben az esetben a rezonancia állapotát elvégzik, mivel a kiegészítő és a működő gáz fő és izgatott állapotai közötti energiahiányok közel vannak egymáshoz.

A 2S és a 3S neo szintjén a 2P és 3R szintekben sugárzó átmenetek fordulhatnak elő. A P szintek kevésbé lakhatók, mint a felső szintek, mivel hiányzik az energia közvetlen átvitele ezekben a szinteken. Ezenkívül a P szintjei kis életszakaszod van, és a P → 1S nem tartós átmenet kiüríti az R-ek szintjét. Így a helyzet (3.1) merül fel (3.1), amikor az S felső szintjeinek lakossága meghaladja a helyzetet a lakosság a mögöttes szintek p, azaz, a szintek között S és P történik Inversion népesség, ami azt jelenti, a közöttük lévő átmenetek lehet használni lézer generáció.

Mivel a S és P szintek száma nagy, lehetséges, hogy a különböző kvantum-átmenetek nagy része közöttük. Különösen a 2-es szint négy szintjével a TEN LEHET 2R, 30 különböző átmenet megengedhető, hogy kiválaszthassa a kiválasztási szabályokat, a legtöbb generáció. A 2S → 2P átmeneti sugárzás legerősebb vonala az 1.1523 μm vonal (a spektrum infravörös területe). A 3S → 2 átmenet esetében a vonal a legjelentősebb 0,6328 mikron (piros terület), és a 3S → 3R - 3,3913 mikron (IR régió). Spontán sugárzás történik az összes felsorolt \u200b\u200bhullámhosszon.

Ábra. 3.2. A hélium és a neon atomok energiaszintjei és a munka rendszere-ne-lézer

Amint korábban említettük, a P szintek sugárzási átmenet után van egy üresjárati sugárzási bomlás, amikor r → 1S átmenet. Sajnálatos módon a Neon 1s szintje metastabil, és ha nincs más szennyeződés a gázkeverékben, az egyetlen módja annak, hogy az neonatomok földi állapotának az 1. szinttől való áttérését az 1. szinttől ütközik. Emiatt a rendszer amplifikációja növekszik a kisülési cső átmérőjének csökkenésével. Mivel az 1S 1S neon lassú, akkor az NE atomok késik ezekben az állapotokban, ami nagyon nem kívánatos, és meghatározza a lézer jellemzőinek számát. Különösen, amikor növeli a pumpáló áramot a küszöbérték felett j. A pórusok van egy gyors növekedése, majd a telítettség és még bomlás a lézer sugárzási teljesítmény, ami csak felhalmozódása miatt a dolgozó por szint 1S, majd átadják az állami 2r vagy 3R, amikor az ütközést elektronok. Nem teszi lehetővé a magas sugárzási teljesítményt.

Az inverz populáció előfordulása a keverék és az elektron hőmérsékletének nyomásától függ. A gáznyomás optimális értékei nem 133 Pa, NE - 13 PA esetében. Az elektronhőmérsékletet a gázkeverékre alkalmazott feszültség állítja be. Ez a feszültség általában 2 ... 3 négyzetméteren van támogatva. M.

A lézeres generáció beszerzéséhez szükséges, hogy a lézerben pozitív visszacsatolás létezik, különben a készülék csak erősítőként dolgozik. Ehhez az aktív gázközeget optikai rezonátorba helyezzük. Amellett, hogy létre visszacsatolás, a rezonátor kiválasztására típusú oszcillációk és a kiválasztás a generáció hullámhossz, amelyekre külön szelektív tükör alkalmazzák.

A küszöbérték közelében lévő szivattyúzási szinteken az oszcilláció egyik típusú generációja viszonylag könnyű generálni. A gerjesztési szint növekedésével, ha a különleges intézkedések nem fogadhatók el, számos más mód merül fel. Ebben az esetben a generáció a rezonátor rezonáló frekvenciáihoz közel álló frekvenciákon történik, amelyek az atomsor szélességében vannak kialakítva. Abban az esetben, axiális típusú oszcillációk (bélyegképek) a távolság a frekvencia közötti szomszédos maximuma
hol L. - A rezonátor hossza. A kibocsátási spektrum több módjának egyidejű jelenléte következtében ütések és inhomogenitások vannak. Ha csak axiális módok léteztek, a spektrum egyéni vonalakat képviselne, amelynek távolsága egyenlő lenne c. / 2L.. De a rezonátorban is lehet izgatni az oszcillációt, például 10 módokat, amelyek jelenléte erősen függ a tükörbeállítástól. Ezért az emissziós spektrum jelennek további sorok műhold, szimmetrikusan helyezkedik a frekvencia mindkét oldalán axiális típusú oszcillációk. A növekvő szivattyúszintű oszcillációk előfordulása könnyen meghatározható a sugárzási terület szerkezetének vizuális megfigyelésével. Vizuálisan megfigyelheti a rezonátor beállításának hatását a koherens sugárzási módok szerkezetére.

A kondenzált médiával összehasonlítva a gázok nagyobb homogenitást mutatnak. Ezért, a fénysugár a gáz kevésbé torzul és eloszlik, és a sugárzás a neon lézeres hélium lézer jellemzi a jó frekvencia stabilitás és a nagy orientáció, amely eléri a határértéket okozta diffrakciós jelenségek. Diffrakciós határ a konfokális rezonátor számára

,

ahol λ a hullámhossz; d. 0 - A fénysugár átmérője a legtöbb keskeny részében.

A neon lézer hélium sugárzását nagyfokú monokrómság és koherencia jellemzi. Az ilyen lézer kibocsátási vonalak szélessége jelentősen ỳ a spektrális vonal "természetes" szélességében, és sok nagyságrenddel kevesebb, mint a modern spektrométerek határozott mértéke. Ezért a sugárzás különböző módjai eseményeinek spektrumát mérik. Ezenkívül a lézer sugárzása lapos polarizált, mivel a breziszter sarkán található ablakok használata a rezonátor optikai tengelyéhez.

A sugárzás koherenciájának bizonyítéka lehet a diffrakciós minta megfigyelése, amikor a különböző forráspontokból származó kibocsátásokat alkalmazzák. Például a koherenciát a több repedés rendszerének interferenciájának megfigyelésével lehet becsülni. A tapasztalat Jung, köztudott, hogy megfigyelni a zavaró fény a szokásos „klasszikus” forrás, a sugárzás első áthaladt az egyik nyílásba, majd a két slot, majd az interferencia csíkok vannak kialakítva a képernyőn. A lézersugárzás használata esetén az első nyílás feleslegesnek bizonyul. Ez a körülmény alapvető. Ezenkívül a két rés közötti távolság és szélességük közötti távolság megítélhető, mint a klasszikus kísérletekben. A gáz lézer kimeneti ablaka két résszel rendelkezik, amelynek távolsága 2 a.. Abban az esetben, ha az incidens sugárzás koherensen, a távolságon található képernyőn d. A repedésekből az interferencia kép figyelhető meg. Ugyanakkor, a távolság a maxima (minima) csíkok között

.