Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

— материалы, применяемые в квантовых оптических генераторах (лазерах) в качестве активной среды, непосредственно в к-рой осуществляется генерирование света. В качестве лазерных материалов используются твердые тела, газы и жидкости. Для получения генерации с помощью внешнего источника энергии переводят атомы активной среды в возбужденное состояние; если обеспечить условия, при к-рых одновременно все возбужденные атомы будут возвращаться в нормальное состояние, то выделяющаяся при этом энергия будет излучаться в виде мощного монохроматич. пучка видимого или инфракрасного света. Для осуществления генерации необходимо, чтобы оптич. спектр активной среды обладал рядом квантовомеханич. свойств, т. к. генерация света возможна в результате переходов и возбужденного метастабильного состояния в состояние с очень малым временем жизни. Активная среда может быть твердой г жидкой или газообразной.

Газообразная активная среда представляет собой смесь двух газов; под действием внешнего электрич. высокочастотного разряда атомы одного из компонентов этой смеси возбуждаются и путем тепловых соударений увеличивают энергию атомов второго компонента; последние, возвращаясь в нормальное состояние, излучают свет с линейчатым спектром, характерным для атомов второго компонента.

Т. о. один из компонентов смеси участвует в «подкачке» внешней энергии, а другой используется непосредственно для генерации. Поэтому при подборе смеси необходимо наряду с другими обеспечить условия эффективной «подкачки» (для этого используемые возбужденные состояния атомов обоих компонентов должны характеризоваться близкими значениями энергии).

Наиболее широкое распространение получила смесь гелия и неона, находящихся при парциальных давлениях 1 и 0,1 мм рт. ст. соответственно; используется также смесь паров ртути и криптона.

Твердая активная среда представляет собой кристаллич. или аморфное вещество, в к-ром «растворены» в небольшой концентрации (порядка долей %) парамагнитные ионы примесного вещества, возбуждая к-рые и удается получить генерацию света. Наличие др. примесей препятствует генерации и поэтому материал подвергается тщательной очистке.

В качестве растворителей используются: корунд, вольфрамат кальция, рутил, а из аморфных веществ — бариевый кронгласс; роль примесных ионов могут выполнять ионы Сг3+, ионы многих редкоземельных элементов, например, неодима Nd3+, самария Sm2+, празеодима Рг3+, гольмия Но3 + , диспрозия Dy2+. Из всех материалов наиболее широкое распространение получил рубин (А1208-Сг3+). Используются также

CaW04-Nd8+, CaW04-Pr»+, бариевый кронгласе с присадкой неодима.

В качестве активной среды применяются монокристаллич. полупроводники, причем в этом случае излучение генерируется при рекомбинации носителей (инжектируемых через р — и-переход) через запрещенную зону. Основное требование к таким материалам — большая вероятность излучательной рекомбинации носителей (т. е. малое время жизни по отношению к излучательным переходам). Таким материалом является соединение GaAs, на основе к-рого создан лазер с чрезвычайно эффективным преобразованием электрической энергии в световую.

В случае жидкой активной среды могут использоваться органич. жидкости (нитробензол, циклогексан и др.).

Лит.: Шавлов А., Фогель С., Дальберджер Л., Оптические квантовые генераторы (Лазеры), пер. с англ., М., 1962; «Электроника», (рус. пер.), 1962, т. 35, № 7, с. 37; № 11, с. 41; «Phys. Rev. Letters», 1962, v. 8, № 1, с. 18, 19; № 10, с. 404.

  Электрофизические методы обработки

  Современные способы производства. Плазменная струя. Электронные ...