Рефераты по Физике

Оптические квантовые генераторы

Страница 9

Существенное влияние на выходную мощность аргоновых ОКГ оказывает также аксиальное магнитное поле. Наложение продоль­ного магнитного поля приводит к спиральному движению электро­нов и ионов вокруг магнитных_силовых линий, что снижает ради­альную диффузию к стенкам капилляра, увеличивая концентрацию их на оси трубки. Уменьшение ионной бомбардировки облегчает тепловую нагрузку на стенки разрядной трубки и увеличивает срок ее службы. Экспериментальные исследования показывают, что с рос­том напряженности магнитного поля выходная мощность ОКГ увели­чивается, достигая максимума при некотором оптимальном значе­нии напряженности, а затем падает. http://otzverey.ru авиационный отпугиватель птиц. Защита от птиц.

Рис.88 иллюстрирует зависимость мощности генерации от ве­личины напряженности магнитного поля при различных давлениях газа ОКГ с капилляром диаметром 4 мм, длиной 28 см, при силе тока 30 А. Видно, что с ростом давления ^/опт уменьшается. Ве­личина оптимальной напряженности также зависит от силы тока и диаметра разрядного капилляра. С ростом силы тока и давления hq „т уменьшается. Оптимальная, величина напряженности магнит­ного поля лежит в диапазоне от нескольких десятков тысяч до (2*3)- 1СГ3 А/м. Исследования показывают, что падение мощности генерации при полях напряженностью, большей оптимальной, когда образуется значительная концентрация заряженных частиц на оси разрядной трубки, связано главным образом с эффектом пленения резонансного излучения и ростом числа тушащих соударений ионов с электронами, приводящими к безызлучательной дезактивации верх­них рабочих уровней.

Как уже отмечалось, инверсия йаселенностей в дуговом арго­новом разряде обеспечивается для систем уровней, соответствую­щих электронным конфигурациям Зр 4р и Зр4S ионов аргона.По­тому при выполнении пороговых условий в аргоновом ОКГ мэхвт воз­никнуть генерация когерентного излучения на целом раде перехо­дов этой системы уровней.

В аргоновых ОКГ генерация наблидается на многих длинах волн, лежащих в пределах от фиолетовой (450 нм) до зеленой (530 мн) области. Наиболее интенсивная генерация идет на линии 488 нм, отвечающей переходу ^pгDocln — ^s^Pw • Незначитель­но ей уступает по интенсивности генерация на переходе ^Р^ю— — Чв^^с длиной волны 514,5 нм. В линиях 488 и 514,5 нм мо­жет заключаться соответственно до 45 и У?% общей мощности ге­нерации. Для этих линий обеспечиваются наибольшие величины ин­версии населенностей и соответственно большие коэффициенты уси­ления. Измерение усиления для ОКГ с капилляром 0,5 см при дав­лении 10 Па и плотности тока 600 А/см для перехода о А, = = 488 нм дает величину I3-IO"3 см"1, для перехода с A=5I4,5i»i-примерно 3,6-Ю"3 см"1.

Следующей по интенсивности после линий 488 и 514,5 нм яв­ляется линия 496 либо 476 нм, на которую приходится около 6% полной выходной мощности. При небольших превышениях тока над пороговым значением генерация происходит на переходе ^Р^то---••^-^м. Линия усиления имеет доплеровское уширение, и полная ширина спектра генерации достигает 10 ГГц, превышая ширину спек­тра Не-Ne ОКГ в 4-5 раз. Последнее объясняется, во-первых, тем, что рабочие частицы в аргоновой плазме имеют значительно боль­шую скорость, чем атомы неона в смеси Не-Me, и, во-вторых, бо­лее высоким избыточным усилением (превышением усиления над по­терями в резонаторе). Для обеспечения генерации на отдельных переходах из системы рабочих уровней электронных конфигураций Зр 4р и 3p-4s необходимо использование селективных элементов в ОКГ (призм, дифракционных решеток).

Оптический квантовый генератор на углекислом газе

Относится к груп­пе газовых лазеров, в которых используются переходы между ко­лебательно-вращательными состояниями молекул. В настоящее вре­мя осуществлена генерация на кодебательно-врашательных перехо­дах многих молекул: СО , ti^O ,НуО , СО^ и т.д. Лучшие результа­ты получены с ОКГ на COq . Они являются самыми мощными из всех газоразрядных ОКГ, работающих в непрерывном режиме, и имеют высокий коэффициент полезного действия, достигающий 20 т 30%.

Рассмотрим механизм создания инверсии населенностей в ОКГ на углекислом газе. Инверсия наоеленностей в таких ОКГ осуще­ствляется посредством газового разряда. Прежде чем рассматри­вать вопрос о механизме генерации, приведем некоторые данные о молекуле СО^ и ее уровнях. Молекула COn - линейная симметрич­ная молекула. Она имеет три нормальных типа колебаний: валент-ное полносимметричное (^ ), деформационное ( ^ ) и валентное антисимметричное (^д) (рис.89). Деформационные колебания яв­ляются дважды вырожденными, так как колебания с одной и той же частотой могут происходить в двух ортогональных плоскостях, проходящих через ось молекулы. Колебательное состояние молеку­лы описывается тремя квантовыми числами и, , Vn и ^з • каждое из которых представляет число возбужденных квантов колебаний г>! ' ^2. • "^З • Соответствующие уровни обозначаются комбинацией квантовых чисел (^ ,и^ , v^ ). Квантовое число t , записываемое. в виде индекса, обусловлено двукратным вырождением дефор­мационного -

колебания. Оно принимает значения ^"1^,0^-2, ., О для четных и, и I « Do, Uo-1, ., 1 Для нечетных и определяет значение момента количества движения Р^ = /г.^/(2Х), связанно­го с колебаниями в направленного вдоль оси молекулы. Уровни с Ь = 0 являются невырожденными, с Ь > 0 - дважды вырожденны­ми. При и, > I вследствие ангармоничности колебаний СО^ вы­рождение снимается. На рис.90 дана схема нижних колебательных уровней молекул СОп .

Для эффективного заселения верхнего рабочего уровня мо­лекул СО в в рабочую трубку ОКГ вводят азот Так как Ng — двухатомная молекула, то она имеет только одну колебательную степень свободы. Ее колебательная энергия определяется кван­тами энергии, обусловленными колебаниями атомов вдоль оси мо­лекулы. Соответственно колебательные уровни энергии молекулы азота описываются одним колебательным квантовым числом v . На рис.90 приведена также система нижних колебательных уровней молекул No. Весьма примечательно то, что энергия первого воз­бужденного колебательного уровня молекулы Nn почти равна энер­гии уровня (00°1) молекулы СОр . Разница энергии состояний (00°1) молекулы СОр и ( о =1) молекулы Nn составляет всего 0,0023 эВ.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11