Газовый лазер. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Газовый лазер - лазер с активной средой в виде газов, паров или их смесей. Как и всякий лазер, газовый лазер содержит активную среду, обладающую усилением на одной или неск. линиях в оптич. диапазоне спектра, и оптический резонатор (в простейшем случае состоящий из двух зеркал, между к-рыми помещена активная среда).

Особенности газового лазера определяются свойствами активной среды, плотность к-рой меняется в широких пределах (давление от 10^-3мм рт. ст. до десятков атмосфер), однако она значительно меньше, чем в конденсированных средах. По этой причине газовая активная среда в большинстве случаев прозрачна в широкой области спектра и обладает узкими линиями поглощения и излучения. Газовые лазеры могут генерировать узкие линии излучения, лежащие в широкой области спектра, в т. ч. и в далёкой коротковолновой (где нет прозрачных конденсированных сред), Газовые лазеры позволяют получать предельно узкие и стабильные линии генерации. Малая плотность активной среды определяет малость температурных изменений показателя преломления. Это позволяет сравнительно легко получать с газовых лазеров предельно малую (дифракционную) расходимость излучения. Многообразие физ. процессов, приводящих к образованию инверсии населенностей, создаёт большое разнообразие типов, характеристик и режимов работы газовых лазеров. Возможность быстрой прокачки газовой активной среды через оптич. резонатор позволила в газовых лазерах достичь рекордно больших ср. мощностей излучения.

Газовые лазеры, работающие в непрерывном и импульсном режимах, существенно различаются как конструктивно, так и по характеристикам. Для непрерывной генерации требуется, чтобы механизм накачки обеспечивал стационарную во времени инверсию населенностей уровней рабочего перехода. Для этого необходимо эффективное возбуждение верхнего и возможно быстрый распад (опустошение) нижнего уровней. В импульсном режиме можно обеспечить высокую скорость накачки и легче избежать перегрева активной среды.

По характеру возбуждения активной среды газовые лазеры принято подразделять на след. классы: газоразрядные лазеры, газовые лазеры с оптич. возбуждением (см. Оптическая накачка ), газовые лазеры с возбуждением заряж. частицами, газодинамические лазеры, химические лазеры. По типу переходов, на к-рых возбуждается генерация газовых лазеров, различают газовые лазеры на атомных переходах, ионные лазеры, молекулярные лазеры на электронных, колебательных и вращательных переходах молекул и эксимерные лазеры. По механизмам образования инверсии населенностей выделяют газовые лазеры с возбуждением электронным ударом, с передачей возбуждения от частиц вспомогат. газов, рекомбинационные газовые лазеры, газовые лазеры с прямым оптич. возбуждением, фотодиссоционные газовые лазеры и др. В ряде случаев реализуются комбинированное возбуждение и сложные механизмы инверсии.

На газовых лазерах получена генерация на более чем 6000 отдельных линиях в очень широкой области спектра от вакуумного УФ до субмиллиметровых волн. Газовым лазерам посвящается примерно половина научных публикаций по лазерам, из них более 60% - газоразрядным лазерам. Конструктивные особенности, мощность генерации, кпд и др. характеристики газовых лазеров меняются в очень широких пределах. Большое число газовых лазеров различных типов выпускается серийно.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.