Файл: Левитин И.Б. Инфракрасная техника.pdf

Возникающее в активном веществе (инверсной среде) индуцированное излучение чрезвычайно усиливается бла­ годаря многократному прохождению через среду, причем сохраняется фаза и обеспечивается когерентность излу­ чения.

В оптическом резонаторе происходят ряд сложных яв­ лений (усиление и потеря мощности, образование спектра частот, временная задержка и т. д.), рассматриваемых в специальных работах [13, 28].

Приведем очень краткие сведения о некоторых видах

находится в газовой фазе (в виде собственно газов или па­ ров твердых и жидких веществ). Из всех видов ОКГ газо­ вые ОКГ создают наибольшую монохроматичность и наи­ меньший угол расхождения пучка (порядка Г).

Активный элемент газового ОКГ представляет собой кварцевую трубку диаметром от 1 мм до нескольких санти • метров, длиной от нескольких сантиметров до нескольких метров. Трубка откачивается на вакуумной установке, заполняется рабочей смесью газов и устанавливается ме­ жду зеркалами оптического резонатора. Накачка инверс­ ной среды осуществляется главным образом в плазме газового разряда в процессе ступенчатого возбуждения ато­ мов, причем механизмы создания инверсии весьма много­ образны [13].

Примером газового ОКГ непрерывного действия, ис­

типа ЛГ-34, выпускаемый серийно нашей промышлен­

создает молекулярный газовый ОКГ непрерывного дейст­

достоинствам относится также удобная для прохождения через толщу атмосферы длина волны излучения, обеспе­ чивающая наименьшие потери и помехи.

Краткие технические данные упомянутых газовых ла­ зеров приведены в табл. 6.

36

ОКГ на твердом теле. В твердотельных лазерах актив­ ной средой является кристаллический или аморфный ди­ электрик обычно в форме цилиндра или четырехгранной призмы. Размеры активных элементов твердотельных ОКГ невелики; длина от нескольких сантиметров до 50—60 см, поперечник — от нескольких миллиметров до 2—3 см.

Принципиальное различие твердотельных ОКГ от га­ зовых состоит в гораздо более высокой (на несколько по­ рядков выше) концентрации активных частиц в твердом материале, что создает гораздо большую инверсную засе­ ленность, чем в газовой среде.

В твердотельных ОКГ инверсия осуществляется опти­ ческой накачкой — интенсивным облучением активного материала излучением внешнего источника со специально подобранным спектральным составом. Система оптической накачки состоит из импульсной ксеноновой газоразрядной лампы накачки и светооптической арматуры, концентри­ рующей лучистый поток накачки на активном элементе. Эффективность излучения накачки определяется долей лу­ чистого потока лампы накачки, поглощаемой в активном веществе.

37

Примером твердотельного ОКГ инфракрасного излуче­ ния является лазер на стекле с неодимом типа ГСИ-1 с дли­ ной волны излучения X = 1,06 мкм, работающий в импульс­ ном режиме ( с т л ; Ю - 3 с) и с мощностью излучения порядка 105 Вт. Схема устройства твердотельного ОКГ по­ казана на рис. 13.

В большинстве твердотельных ОКГ в качестве актива­ торов, вводимых в основное вещество (матрицу) активного элемента, используют ионы редкоземельных элементов

(неодима, самария, диспрозия, эрбия, гольмия и празео­ дима). Содержание активатора в матрице составляет от 0,005 до 1%.

В табл. 7 приведены основные параметры некоторых

Отражающие поверхности в этих лазерах создаются обычно на границе раздела кристалла с воздухом; для этого противоположные грани кристалла тщательно по­ лируются или скалываются по кристаллографическим пло­ скостям. При этом благодаря большому показателю прелом­

38

при очень малой длине активной среды (составляющей де­ сятые доли миллиметра).

Примером полупроводникового ОКГ инфракрасного из­ лучения является инжекционный лазер на арсениде галлия

рис. 14, где / — полированные торцовые поверхности; 2 — область р-типа; 3 — область я-типа; 4 — электрические проводники; 5 — молибденовая пластина, покрытая слоем золота; 6 — переход; 7 — излучение. Активным вещест­ вом является монокристалл GaAs в форме куба или парал­ лелепипеда со сторонами длиной в несколько десятых мил­ лиметра. Две боковые грани, строго параллельные и по­ лированные с высокой точностью, являются открытым

39

резонатором, через который выходит индуцированное из­

редине между гранями, к которым подведены контакты цепи. Для обеспечения надежного электрического кон­ такта с /г-областыо диод припаивается к массивной пла

Лазеры с электронным возбуждением

0,85

40