Исследование лазеров с косвенным возбуждением верхних лазерных уровней

• Автор: Павлинский, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 114 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I. Импульсные газоразрядные лазеры на парах металлов
1.1. Лазеры с прямым возбуждением верхнего лазерного уровня
1.2. Лазеры с косвенным возбуждением верхнего лазерного уровня.... 15 Глава II. Экспериментальная техника и аппаратура регистрации
2.1. Газоразрядная трубка
2.2. Источник возбуждения
2.3. Техника эксперимента
2.4. Методика измерений
Глава III. Исследование лазеров на парах редкоземельных элементов
3.1. Особенности редкоземельных элементов
как активных лазерных сред
3.2. Исследование энергетических характеристик
лазеров на парах РЗЭ
3.3. Лазерный переход атома тулия с длиной волны А.=1101 нм
3.4. Частотные характеристики
3.5. Столкновительный лазер на парах тулия
3.6. Лазер на смеси паров тулия и эрбия
3.7. Выводы
Глава IV. Механизм формирования инверсии заселенности в лазерах
с косвенным возбуждением верхних лазерных уровней
4.1. Прямое возбуждение верхних лазерных уровней
4.2. Передача возбуждения в столкновениях с электронами
4.3. Столкновительная передача возбуждения
4.4. Столкновения между частицей сорта р и частицей сорта я

4.5. Столкновения между однородными частицами
Выводы
Заключение
Литература

Введение
Интенсивное развитие лазеров на парах металлов в последние 30 лет привело к их широкому использованию в различных областях науки и техники. Так, например, лазер на парах меди применяется в системах разделения изотопов, медицине, технологиях обработки материалов, зондировании атмосферы, а также в навигационных устройствах совместно с лазером на парах золота, в проекционных лазерных микроскопах и т.д.
Перечисленные выше лазеры относятся к лазерам на самоограниченных переходах. Отличительной их особенностью является использование в качестве рабочих резонансного и метастабильного уровней. В соответствии с названием, данный класс лазеров подразумевает импульсный характер их работы. Принцип создания инверсии в этих лазерах основан на преимущественном, по сравнению с метастабильным, возбуждении резонансного уровня электронным ударом из основного состояния в импульсном газовом разряде на переднем фронте импульса тока.
Большое количество работ по изучению указанного класса лазеров показали их перспективность в плане создания мощных и высокоэффективных источников когерентного излучения в УФ, видимом и ближнем ПК диапазонах спектра.
Направление работ по повышению энергетических параметров и эффективности данных лазеров в основном шло двумя путями: повышение эффективности вклада энергии в систему верхний-нижний лазерные уровни и повышение скорости девозбуждения метастабильного нижнего лазерного уровня. Первый путь связан, в основном, с формированием оптимального импульса возбуждения в активной среде и подбором параметров активной среды. Второй — с влиянием на населенность метастабильного уровня

3. Имеются широкие возможности исследования физики атомных столкновений, особенно для тяжелых частиц.
Одной из причин сложности атомарных спектров РЗЭ является расщепление самых глубоких термов атомов. На рис. 3.1 видно, что по величине этого расщепления группа РЗЭ подразделяется на две подгруппы Ce-Gd и Tb-Yb. Вторая подгруппа, имеющая значительное расщепление термов, и будет представлять интерес в нашем исследовании.
Впервые импульсная генерация в парах РЗЭ была реализована в 4-х элементах: Eu, Sm, Tm, Yb [96, 97]. Было получено около 40 линий генерации в ближней ИК области спектра. Затем были проведены более подробные исследования двух элементов - Yb и Ей. В переходах Yb было получено 6 новых линий генерации [17] в ближней ИК области, в том числе в структуре Yb II, и исследованы энергетические возможности этого лазера [98]. Позднее была получена генерация в атомах Но [99] и Dy [100].
Наибольший интерес из указанных выше лазеров привлек лазер на парах европия, где впервые был реализован столкновительный (по нижнему уровню) режим генерации в ионной структуре Eu II [102]. Исследованию этого лазера посвящено значительное количество работ, к примеру [15, 25, 110].
Анализ предыдущих экспериментальных работ с лазерами на парах РЗЭ показал, что их устойчивая работа возможна только при температурах до точки плавления металла. Рис. 2.5 показывает, что в этом случае из возможных активных сред исключаются лантан, церий, празеодим, неодим, гадолиний, тербий, у которых температура плавления