Далее: 1.5.  Излучение лазера Вверх: 1.  Краткая теория Назад: 1.3.  Принцип действия лазера

1.4.  Устройство гелий - неонового лазера

1. Активная среда. В гелий-неоновом лазере рабочим веществом (активной средой) является смесь гелия и неона. Схема энергетических уровней этой смеси приведена на рис.1.3.

Рис. 1.3 [Диаграмма энергетических уровней гелия и неона]

2. Создание инверсной заселенности. Для возбуждения активной среды (накачки) используется высоковольтный выпрямитель с выходным напряжением в несколько тысяч вольт. Электрическое поле в газовой смеси создается с помощью специальных электродов. Между катодом и анодом на трубку накладывается напряжение в несколько кВ. Разрядный ток в ней равен нескольким миллиамперам. В смеси гелия с неоном основным рабочим веществом являются атомы $Ne$. В газовом разряде часть атомов $Ne$ переходит с основного уровня на долгоживущие возбужденные уровни $2s$ и $3s$, которые состоят из нескольких подуровней. Инверсная заселенность создается большей заселенностью уровней $2s$ и $3s$ по сравнению с короткоживущим уровнем $2p$. Однако в чистом неоне созданию инверсной заселенности мешает метастабильный уровень $1s$. Эта трудность устраняется введением в $Ne$ примеси $He$, у которого энергии двух возбужденных долгоживущих уровней $2^1s$ и $2^3s$ почти совпадают с уровнями $2s$ и $3s$ неона. Атомы $He$ при газовом разряде возбуждаются в результате столкновений с электронами газоразрядной плазмы. При неупругих соударениях возбужденных атомов $He$ с невозбужденными атомами $Ne$ возможна резонансная передача возбуждения, в результате которого атомы $Ne$ оказываются в возбужденных состояниях $2s$ и $3s$, а атомы - в основном. Таким образом, $He$ в гелий- неоновом лазере служит резервуаром возбуждения, резонансным образом передаваемых от $He$ к $Ne$. Если правльно подобрать давление $Ne$ и $He$ в смеси (давление $Ne$ = 0,1ммрт.ст., давление $He$ = 1ммрт.zст.), то можно добиться заселенности уровней $2s$ и $3s$ атомов $Ne$ значительно превышающей населенность этих уровней в чистом $Ne$.

3. Обратная связь. Оптическая обратная связь в $He-Ne$ лазере осуществляется при помощи одного плоского и одного сферического или двух конфокальных сферических зеркал с большой отражательной способностью: заднее зеркало имеет коэффициент отражения 99,8%, переднее - 97-98%. Для увеличения коэффициента отражения зеркала резонатора делают с многослойным диэлектрическим покрытием (более десятка слоев сульфида цинка, фтористого магния или других веществ).

Далее: 1.5.  Излучение лазера Вверх: 1.  Краткая теория Назад: 1.3.  Принцип действия лазера