Газовий лазер

Головна → Відділ астрономії, оптики та квантової фізики

Джеван Алі, один із засновників гелій-неонового лазеру

Загальний опис (принцип дії)

Газові лазери - лазери з активним середовищем у вигляді газів, парів або їх суміші. Гази мають дуже маленьку щільність, і її величина залежить від тиску і температури. Різновидами газового лазера є газодинамічні, хімічні і ексимерні лазери. Газовий лазер з електричним накачуванням складається з герметичної трубки з газоподібним робочим тілом і елементами оптичного резонатора. Накачування енергії в активне середовище лазера проводиться за допомогою електричних розрядів в газі, одержуваних за допомогою електродів в порожнині трубки. Електрони, вдаряючись з атомами газу, переводять їх в збуджений стан з наступним випромінюванням фотона. Завдяки актам вимушеного випускання, світлові хвилі, створені в трубці, посилюються при проходженні через газову плазму. Оптичний резонатор (два точно виставлених дзеркала на торцях трубки) задають переважний напрямок випромінювання. Частина потоку фотонів відбирається з лазера через одне з дзеркал, зроблене напівпрозорим. Інша частина відбивається назад всередину лазера для підтримки вимушеного випромінювання.

Історична довідка

Гелій-неоновий лазер

Американські фізики А. Джеван, У. Бепнет і Д. Ерріот створили газовий лазер, що працює на суміші гелію й неону. Цей лазер випромінював червоне світло вже не імпульсами, а безупинно. Суміш газів виявилася настільки добре підібраною, що гелієво-неонові лазери дотепер залишаються найпоширенішими джерелами когерентного світла. Газовий лазер - це перший лазер, який застосували в телекомунікаційній індустрії спільно з волоконною оптикою.

Технічні характеристики

Робоче тіло	Довжина хвилі	Джерело накачування
Гелій-неоновий лазер	632,8 нм (543,5; 593,9; 611,8 нм; 1,1523; 1,52; 3,3913 мкм)	Електричний розряд
Аргоновий лазер	488,0; 514,5 нм, (351; 465,8; 472,7; 528,7 нм)	Електричний розряд
Криптоновий лазер	416; 530,9; 568,2; 647,1; 676,4; 752,5; 799,3 нм	Електричний розряд
Ксеноновий лазер	Безліч спектральних ліній по всьому видимому спектрі, частково в ультрафіолетовій та інфрачервоній областях	Електричний розряд
Азотний лазер	337,1 нм (316; 357 нм)	Електричний розряд
Лазер на фтористому водні	2,7—2,9 мкм (фтористий водень); 3,6—4,2 мкм (фторид дейтерію)	Хімічна реакція горіння етилену та триффториду азота (NF3), що ініціюється електричним розрядом (імпульсний режим)
Хімічний лазер на кисні та йоді	1,315 мкм	Хімічна реакція в полум'ї синглетного кисню та йоду
Вуглекислотний лазер	10,6 мкм, (9,6 мкм)	Поперечний (великі потужності) або поздовжений (малі потужності) електричний розряд, хімічна реакція (DF-CO2 лазер)
Лазер на монооксиді вуглецю	2,5—4,2 мкм, 4,8—8,3 мкм	Електричний розряд та хімічна реакція
Ексимерний лазер	193 нм (ArF), 248 нм (KrF), 308 нм (XeCl), 353 нм (XeF)	Рекомбінація ексимерних молекул при електричному розряді

Сфера застосування

Робоче тіло	Сфера застосування
Гелій-неоновий лазер	Інтерферометрія, голографія, спектроскопія, зчитування штрих-коду, демонстрація оптичних ефектів.
Аргоновий лазер	Лікування сітчатки ока, літографія, накачування інших лазерів.
Криптоновий лазер	Виробництво надпотужних ексимерних лазерів, лазерне шоу.
Ксеноновий лазер	Наукові дослідження.
Азотний лазер	Накачування лазерів на фарбниках, дослідження забруднення атмосфери.
Лазер на фтористому водні	Здатний працювати у постійному режимі в області мегаватних потужностей, а також в імпульсному режимі в області тераватних потужностей. Один із найпотужніших лазерів. Лазерні озброєння. Лазерний термоядерний синтез (ЛТС).
Хімічний лазер на кисні та йоді	Обробка матеріалів. Лазерний термоядерний синтез (ЛТС).
Вуглекислотний лазер	Обробка матеріалів (різання, сварювання), хірургія.
Лазер на монооксиді вуглецю	Обробка матеріалів (гравірування, сварювання і т.д.), фотоакустична спектроскопія.
Ексимерний лазер	Ультрафіолетова літографія у напівпровідниковій промисловості, лазерна хірургія, корекція зору.

Фото, відео-матеріали