Связанные переходы в гелий - неоновом лазере (стр. 5 )

 

R l R

Рис.5

uвих uвих

 

R 0 l R

Рис.6

 

c63£1

А ·

 

2 c65=1/60

r¢ I

r s¢

II

s

l63=0.63mkм

III

l65=3.39mkм

 

1 2

Рис.7

(64)

где u63 , u65 - плотности энергии полей электромагнитных волн 0.63 mк и 3.39mк внутри активной среды гелий - неонового лазера,

, - относительные коэффициенты усиления линий 0.63 mк и 3.39mк,

p31 , p51 - вероятности спонтанных переходов атомов, определяющие ширину однородно - уширенного контура усиления соответствующих линий излучения р31=10×106 гц, р51=600×106 гц,

b63 , b65 - коэффициенты Эйнштейна, определяющие величину вероятности вынужденных переходов атомов для соответствующих линий (44), (36).

Относительные коэффициенты усиления могут принимать значения в пределах области I (рис.7).

Зависимость относительного коэффициента усиления для линии 3.39mк определяется следующим образом. В резонатор лазера вставляется кварцевая пластинка под углом, достаточным для срыва генерации в канале 0.63 mк. Лазер генерирует в канале линии 3.39 mк. На соленоид, намотанный на активную среду лазера, подается ток I от стабилизированного источника питания и снимается зависимость интенсивности выходного излучения лазера на длине волны 3.39 mк (I) от тока I в соленоиде. Затем из формулы

= (65)

определяется зависимость относительного коэффициента усиления в соленоиде при неизменных потерях =Const.

(66)

При известной зависимости в последующих действиях снимается зависимость интенсивностей линий 0.63 mк и 3.39 mк выходного излучения лазера при совместной генерации от тока в соленоиде или (при известной зависимости ) от уровня относительного коэффициента усиления.

III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Экспериментальная установка изовражена на рис.8.

Активной средой газового ОКГ является смесь неона и гелия, помещенная в стеклянную трубку 1 с кварцевыми окнами 2 на торцах, расположенных под углом Брюстера к оси трубки. Разряд в трубке создается высоковольтным блоком питания БП 3. В разряде происходит возббуждение атомов неона и гелия за счет процесса прямого электронного возбуждения. Присутствие в разряде метастабильных атомов гелия приводит к возникновению процесса передачи возбуждения от метастабильного гелия к атомам неона. На трубку активной Среды лазера намотан соленоид 4 , запитываемый стабилизированным источником питания ЛИПС 5 . Магнитное поле, создаваемое током соленоида, управляет коэффициентом усиления активной среды для линии 3.39mк.

Резонатор лазера образован диэлектрическими зеркалами 6, 7 с напылением, соответствующим высокому коэффициенту отражения для линии 0.63 mк. Внутри резонатора можно помещать две кварцевые или кварцевую и стеклянную пластины 8, 9 с возможным поворотом в области угла Брюстера. Стеклянная пластина имеет достаточно высокий коэффициент поглощения для линии 3.39 mк и минимальный для линии 0.63mк. Помещая ее внутрь резонатора, можно сорвать генерацию на линии 3.39 mк, сохранив генерацию на линии 0.63 mк. Поворотом пластинки в области угла Брюстера можно управлять потерями для линии 0.63 mк вплоть до срыва генерации. Внутри резонатора помещен прерывадля модуляции генерируемого излучения линии 0.63 mк и 3.39 mк.

Сдвух выходов 6, 7 лазера излучение двух линий 0.63 mк и 3.39 mк попадает на фотоприемники 11, 12, каждый из которых воспринимает излучение только одной длины волны 0.63 mк и 3.39 mк соответственно. Сигналы, пропорциональные интенсивностям излучений обеих линий с фотоприемников 11, 12 попадают на двухлучевой осциллограф 13 соответственно на каждый канал.

Порядок работы следующий. Поместить две кварцевые пластины внутрь резонатора под углом Брюстера к оси резонатора. Одной из них выставить оптимальный режим взаимодействия двух линий 0.63 mк и 3.39 mк через связанные переходы активной среды. При повороте другой пластины в области угла Брюстера снять зависимость интенсивности генерации на длинах волн 0.63 mк и 3.39 mк от угла поворота. Затем поворотом первой пластины сорвать генерацию линии 0.63 mк и снять зависимость интенсивности генерации для линии 3.39 mк от угла поворота второй пластины в области угла Брюстера.

Поместить внутрь резонатора одну кварцевую пластину в области угла Брюстера и выставить оптимальный режим взаимодействия. Снять зависимость интенсивностей генерации на длинах волн 0.63 mк и 3.39 mк от тока I в соленоиде, помещенного на трубке активной среды. Поворотом пластины сорвать генерацию линии 0.63 mк и снять зависимость интенсивности линии 3.39 mк от тока в соленоиде.

Поместить внутрь резонатора стеклянную пластину под углом Брюстера. Снять зависимость интенсивности линии 0.63 mк от тока в соленоиде.

5

 

ЛИПС

 

11 12

 

Ф1 Ф2

8 9 2 1 2

7

6

10 БП

3

 

13

Рис.8