Газовые лазеры

Длина волны, мкм Рис. 5.10. Разновидности и параметры газовых лазеров

Газовый лазер — общее название лазеров с газообразной лазерной средой. Существует множество видов таких лазеров. Они очень удобны в работе, поэтому большинство из них коммерческие. Разновидности и параметры газовых лазеров иллюстрирует рис. 5.10

Лазеры на благородных газах генерируют с помощью энергетических уровней газов, подобных гелию. В гелий-неоновом лазере (рис. 5.11) для генерации увеличивают энергию части атомов неона, возбуждая газовую смесь тлеющим разрядом. Гелий добавлен в смесь для облегчения возбуждения. Атомы неона имеют более 120 спектральных линий — от 0,594 мкм в видимой до 133 мкм в инфракрасной области спектра. Коммерческие лазеры дают спектральную линию 0,6328 мкм и выходную мощность от одного до нескольких де­сятков милливатт. Они широко распространены.

Полупрозрачное

Рис. 5.11. Гелий-неоновый лазер

зеркало

Ионный лазер осуществляет генерацию возбуждением рабочего тела до уровня иони­зации. Ионные лазеры на инертных газах (аргон, криптон или ксенон) могут давать не­прерывное излучение в видимом диапазоне с высокой выходной мощностью. Как правило, у коммерческих лазеров на аргоне две мощные линии — 0,4880 мкм (синяя) и 0,5145 мкм (зеленая). Мощность каждой из них — несколько ватт. Для возбуждения применяют дуговой разряд, имеющий высокую плотность и малое напряжение. У таких лазеров КПД мал (при­мерно 0,1%), источник питания больших размеров. Лазерная трубка должна выдерживать разряды с большой силой тока, что увеличивает ее цену.

Лазеры на металлических ионах работают за счет ионного возбуждения, возникаю­щего в положительной колонне разряда смеси газа (гелия или неона) с парами металла. Используют такие металлы, как кадмий, цинк, селен, теллур, ртуть. В частности, коммерче­ский гелий-кадмиевый лазер имеет спектральные линии, 0,3250 мкм (ультрафиолетовая) и 0,4416 мкм (зеленая).

Молекулярные лазеры работают за счет вращательной и колебательной энергии моле­кул. Лазер на углекислом газе излучает в инфракрасной области — 10,6 и 9,6 мкм. У него высокий кпд, составляющий несколько десятков процентов, и высокая выходная мощность. Производят различные модификации таких лазеров. Для их возбуждения используют хими­ческие реакции или электрический разряд. Чтобы получить высокую выходную мощность, поток газа разгоняют до высоких скоростей или производят поперечное возбуждение, или осуществляют разряд, управляемый электронными пучками. Лазер на угарном газе излучает на линии 5 мкм и имеет высокий КПД— свыше 40%. Импульсный лазер на азоте дает излу­чение в ультрафиолетовой области (0,3371 мкм) с мощностью от нескольких сотен киловатт до единиц мегаватт.

К газовым лазерам относятся также и эксимерные лазеры.