Трехуровневый лазер

На рис. 1.5, а приведена схема трехуровневого лазера, где возбужденные каким-либо способом атомы переходят с уровня [c.16]

Теперь мы вернемся к рассмотрению методов, благодаря которым достигается инверсия заселенности в некоторых типах лазеров, имеющих практическое значение. В этих механизмах важную роль играют процессы внутри- и межмолекулярного переноса энергии. Тепловое возбуждение не может, по определению, привести к инверсии в равновесной системе. Прямое поглощение света не может дать инверсию в простой двухуровневой системе, потому что падающее ( накачивающее ) излучение будет не только возбуждать нижнее состояние в верхнее, но и инициировать вынужденное излучение из верхнего состояния, вызывая уменьшение его заселенности. Однако для получения инверсии заселенности и, следовательно, лазерного действия может быть использована трехуровневая система. На рис. [c.142]

Рис. 5.5. Схемы создания инверсии заселенности в системах с оптической накачкой а — трехуровневая (рубиновый лазер) б — четырехуровневая (Nd-лазер) в — четырехуровневая (лазер на красителе).

Четырехуровневая система (см. рис. 5.5, б) потенциально гораздо более эффективна, чем трехуровневая. К этому типу относятся лазеры на ионах неодима, внедренных в различные матрицы, такие, как стекла или иттрий-алюминиевый гранат (Ыа-УАО-лазер). Такие лазеры годятся для получения как высоких импульсных, так и непрерывных мощностей энергии. Отличительной особенностью схемы на рис. 5.5, б по сравнению с рис. 5.5, а является уровень А, на который попадает излучение от В. Так как вначале этот уровень не заселен, то нет необходимости большую часть частиц X возбуждать до С, чтобы концентрация частиц на уровне В, [В], стала больше, чем [А], и лазер начал работать. Для непрерывного действия необходимо, чтобы состояние А быстро опустошилось (в твердых лазерах при безызлучательных переходах) с целью получения инверсии заселенности по отношению к В. [c.143]

Чтобы некоторую систему можно было использовать для получения лазерного излучения, она должна иметь по крайней мере три, а предпочтительнее четыре или больше энергетических уровня, обладающие особыми свойствами. Схемы таких уровней показаны на рис. 8.10. В трехуровневой системе низшее энергетическое состояние (1) опустошается в результате некоторого процесса возбуждения, который мы условно обозначим как стадия а (он может представлять собой поглощение излучения, электрический разряд или какой-либо иной процесс). Состояние (3) заселяется через состояние (2) обычно в ходе безызлучательного процесса, обозначаемого как стадия Ь. Если стадии а и протекают быстрее, чем испускание из состояния (3), то в системе может создаться инверсная заселенность Ыз/М1. Это позволяет получить лазерное излучение (стадия с). Лазер с трехуровневой схемой действия требует большой мощности накачки для получения инверсной заселенности. В лазерах с четырехуровневой схемой оба состояния, [c.188]

Рис. 1.6. Трехуровневая (а) и четырехуровневая [б) схемы лазеров,

Эта глава посвящена в основном теории и аналитическим результатам, полученным при применении импульсных лазеров на красителях в комбинации с пламенами и электротермическими атомизаторами, обычными в атомно-флуоресцентной спектроскопии. Возбуждение флуоресценции непрерывными лазерами описано в гл. 8. Характеристики флуоресцентного метода с лазерным возбуждением обсуждаются в аспекте процессов возбуждения и дезактивации возбуждения (разд. 4.2 и 4.3), эффектов насыщения для двух- и трехуровневых систем (разд. 4.4), влияния плотности падающего излучения источника на форму градуировочного графика (разд. 4.5) и возможности локального измерения таких физических параметров, как температура, квантовый выход, а также концентрации (разд. 4.6). Общие узлы установок для атомно-флуоресцентной спектроскопии, используемых различными авторами, рассмотрены в разд. 4.7, а аналитические результаты описаны в основном в виде достигнутых пределов обнаружения по отношению к водным растворам в разд. 4.8. Читателю можно также рекомендовать две обзорные статьи [7, 8], касающиеся общих вопросов применения в аналитической спектроскопии перестраиваемых лазеров па красителях, включая флуоресцентные методы анализа. [c.192]

Рис. vil. 1. Схемы процессов в лазерах а — двухуровневая система б — трехуровневая система в — параллельный резонатор г — непараллельный резонатор

Различают принципиально две системы рабочих уровней активного вещества, па котором может быть создан лазер трехуровневая и четырехуровневая системы. [c.16]

Рис. 8.10. Схема энергетических уровней лазера, а — трехуровневая система б — четырехуровиевая система. Обозначения а—возбуждение, — безызлучательная конверсия, с — испускание лазерного излучения.

Первый действующий лазер представлял собой твердотельную систему на рубине и был сконструирован Майманом в 1960 г. Это была трехуровневая система, действующая на ионах Сг + в кристалле рубина, в которой использовалась оптическая накачка. В 1961 г. Джовая с сотрудниками создали первый газовый лазер на смеси гелий — неон. С того времени для создания лазеров было использовано много различных веществ— газовых, жидких и твердых. Прямое излучение этих лазеров дает частоты, перекрывающие большую часть видимого и инфракрасного спектральных диапазонов. Ультрафиолетовое лазерное излучение может быть получено на основе эффекта удвоения частоты (который объясняется особыми свойствами нелинейной оптики). На основе органических красителей удается построить лазеры с плавной перестройкой частоты. [c.189]

Трехуровневая схема усиления индуцированного излучения является наиболее распространенной для твердотельных лазеров (ТЛ). Она реализуется, например, на основе стержневых кристаллов синтетических рубинов, используемых в качестве рабочего тела. В результате облучения кристалла светом мощной газоразрядной лампы (стадия накачки) примесные ионы возбуждаются и передают избыток энергии кристаллической решетке (стадия безизлучательного перехода). Далее ионы переходят на основной уровень, излучая свет с 0,7 мкм. [c.379]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология