Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Могорян Н.В. -> "Электрические методы обработки материалов " -> 41

Электрические методы обработки материалов - Могорян Н.В.

Могорян Н.В. Электрические методы обработки материалов — Киш.: Штиинца, 1982. — 219 c.
Скачать (прямая ссылка): elektricheskiemetodiobrabotki1982.djvu
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 70 >> Следующая

разряда в разряженных газах). При правильном подборе газовой смеси и
осуществлении в ней электрического разряда населенность верхних
энергетических уровней будет превышать населенность нижнего уровня. Если
через эту активную среду пропустить от отдельного источника свет
соответствующей длины волны (рис. 78), то поток фотонов от источника
света заставит возбужденные атомы испустить кванты энергии (фотоны), в
результате чего-произойдет индуцированное излучение и как результат-
усиление света. Такая система называется системой с отрицательным
коэффициентом поглощения и является оптическим квантовым генератором. Это
явление было открыто в 1951 г. и получило английское название "light
amplification by stimulated emission of radiation", что переводится как
"усиление света с помощью вынужденного излучения" или кратко "лазер".
Слово "лазер" - аббревиатура, т. е. оно составлено изначальных букв
отдельных слов предложения [3].
Советские ученые Н. Г. Басов и А. М. Прохоров в, 1951 г. впервые
осуществили непрерывную генерацию,
9*
m
использовав при этом два энергетических уровня молекул аммиака и
пространственную сортировку молекул в электрическом поле. В 1955 г. они
же предложили для получения инверсной населенности использовать три
энергетических уровня квантовой системы и внешнее электромагнитное поле
для накачки (перевода невозбужденных атомов в возбужденное состояние). В
1964 г. Н. Г. Басову, А. М. Прохорову и Ч. Таунсону (США) за
фундаментальные работы в области оптических квантовых генераторов была
присуждена Нобелевская премия.
Характеристики лазеров в значительной степени определяются агрегатным
состоянием активного вещества. По этому признаку различают твердотельные,
газовые, жидкостные и полупроводниковые лазеры. Каждая из этих групп ОКГ
подразделяется на подгруппы, различающиеся особенностями конструктивного
исполнения и параметрами. Так, среди твердотельных лазеров в отдельную
группу выделяются полупроводниковые.
Лазеры могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах, при
этом, используя различные способы осуществления импульсного режима
работы, можно в широких пределах изменять временную структуру лазерного
излучения.
III. 2. Твердотельные лазеры
Активная среда твердотельных ОКГ представляет собой кристаллическую или
стеклянную матрицу, в которую введена примесь ионов активатора (активных
центров). В качестве активных центров используются ионы переходных
металлов (например, Сг) или ионы редкоземельных элементов (Nd, Но и др.).
Среди них наиболее широко распространены рубин (окись алюминия с примесью
до 2% трехвалентного хрома), различные сорта стекол, активированные Nd, и
иттриево-алюминиевый гранат, активированный Nd. Концентрация активных
центров обычно составляет 1017-1020 см-3, благодаря чему твердотельные
ОКГ позволяют получать наивысшие значения мощности и энергии в импульсном
режиме.
Как было показано ранее, для возникновения индуцированного излучения
систему необходимо перевести в инверсное состояние, т. е. в состояние,
когда большинство атомов находится на верхнем энергетическом уровне (в
возбужденном состоянии). В рубиновом лазере это осуществляется с помощью
импульсной газоразрядной лампы 2 (лампы накачки), испускающей зеленый
свет длиной волны 550 нм (рис. 79).
Проникая в глубь рубинового стержня 1, световые импульсы возбуждают атомы
хрома, переводя их на третий энергетический уровень. Спектр энергии ионов
хрома состоит из системы энергетических уровней, однако для работы
рубинового лазера имеют значение два возбужденных уровня и уровень
устойчивого (нормального) состояния. На рис. 80 показана схема
энергетических уровней в рубиновом ОКГ, где Ез - нестабильный
энергетический уровень, Е2 - метастабильный, Е1 - устойчивый, стабильный
уровень [4].
Достигнув третьего энергетического уровня, возбужденный атом не
задерживается долго на нем из-за неустойчивости этого состояния и
переходит на более устойчивый, расположенный ниже второй энергетический
уровень Е2. При этом возбужденный атом отдает часть энергии, но не в виде
фотона, а в виде тепловой энергии, в результате чего повышается
температура рубинового стержня, что даже необходимо до некоторого
предела.
Следует отметить, что часть возбужденных атомов с энергетического уровня
Е3 переходит на первый энергетический уровень, для чего требуется 10~5 с.
Но еще меньше времени (10~9 с) нужно атому хрома для перехода с третьего
уровня на второй. Рис. 80
I
133
Поэтому число атомов, перешедших на второй уровень, будет во много раз
превышать число атомов, переходящих на уровень Е\, т. е. приток атомов на
Еч преобладает над количеством атомов, возвращающихся на Е\, в результате
чего на втором энергетическом уровне через некоторое время может
оказаться намного больше атомов хрома, чем на первом.
Переходя со второго энергетического уровня на первый, возбужденный атом
хрома испускает фотон красного цвета, который, пролетая мимо другого
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 70 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed