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. Основным рабочим веществом являются атомы $Ne$, атомы которого содержат метастабильные уровни $2s$ и $3s$. 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.

Рис. 1.3 [Диаграмма энергетических уровней гелия и неона]

2. Создание инверсной заселенности. Для возбуждения активно 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. Атомы $He$ возбуждаются в результате столкновений столкновений с электронами газоразрядной плазмы. Затем это возбуждение передается резонансным образом при неупругих соударениях от атомов $He$ к атомам $Ne$, в результате чего атомы $Ne$ оказываются в возбужденных состояниях $2s$ и $3s$.

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).

В оптическом, как и в любом другом резонаторе, условия стационарного состояния выполняются только для тех волн, для которых на оптическом пути внутри резонатора укладывается целое число полуволн. Указанное условие выполняется не только для осевого пучка, но и для ряда приосевых пучков, которые дают в плоскости перпендикулярной оси пучка, сложное распределение амплитуд, зависящее от направления распространения и соответственно от дифракционных потерь. Такие колебания получили название поперечных мод резонатора.

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