Читать онлайн «Газовые лазеры»

А. В. ЕЛЕЦКИЙ, Б. М. СМИРНОВ ГАЗОВЫЕ ЛАЗЕРЫ МОСКВА АТОМИЗДАТ 1971 УДК 621. 375. 8 А. В. Елецкий, Б. М. Смирнов Газовые лазеры. М. , Атомиздат, 1971. В книге рассмотрены общие принципы работы лазера, способы создания инверсной заселенности в газовых системах и свойства газовых лазеров. Систематизированы данные о процессах, происходящих в практически используемых газовых лазерах. На основе этих данных определены параметры наиболее важных газовых лазеров и атомных стандартов частоты. Книга содержит 22 рисунка, 28 таблиц и библиографию из 345 наименований. 2—3—7 6—71 ПРЕДИСЛОВИЕ Газовый лазер, грубо говоря, состоит из двух частей: активной среды, в которой создаются фотоны, и резонатора с зеркалами, обеспечивающими работу лазера и определяющими некоторые его свойства. Данная книга посвящена исследованию активной среды газового лазера. В ней систематизирована информация, накопленная физиками в области создания и усовершенствования газовых лазеров. В первых двух главах рассмотрены общие вопросы физики газовых лазеров. В гл. 1 описаны принципы работы лазера и его общие свойства, в гл. 2 рассмотрены способы создания инверсной заселенности в газовой среде, что лежит в основе действия лазера. Эта часть книги рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся газовыми лазерами. Вторая часть книги (гл. 3—6) посвящена исследованию конкретных газовых лазеров (гелий-неонового, аргонового, лазера на смеси углекислого газа, азота и гелия и других), которые получили наибольшее практическое применение, а также атомных стандартов частоты. В этой части книги исследуются элементарные процессы столкновения и излучения атомных частиц и физическая кинетика частиц, приводящая в данных системах к созданию инверсной заселенности. На основе данных об элементарных процессах определяются некоторые характеристики рассматриваемых газовых лазеров. В гл. 6 описаны наиболее важные атомные стандарты частоты, их параметры и процессы, происходящие в них. Данная часть книги рассчитана на специалистов в области газовых лазеров. В ней содержится много справочного материала по характеристикам элементарных процессов, происходящих в газовом лазере. По своему духу вторая часть книги наиболее близка к обзорам Беннета (Беннет В. В в сб. «Газовые лазеры». Перев. с англ. под ред. Н. Н. Соболева. М. , «Мир», 1968, стр. 27), а также Пейтела (Patel С. К. N. , in «Lasers». V. 2. Ed. А. К- Levine Edward Arnold, Lond. , 1968). Однако в ней собрано больше информации о газовых лазерах, чем в указанной литературе. Авторы искренне признательны Е. Ф. Ищенко, В. Ф. Папуловскому, В. А. Фабриканту и В. П. Че- ботаеву за просмотр рукописи и полезные замечания. Глава 1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ЛАЗЕРА 1. 1. Усиление и поглощение излучения в газовом лазере Рабочим веществом в газовом лазере является газ. Рассмотрим среду, в которой происходят интересующие нас процессы, как систему, состоящую из большого числа одинаковых атомных частиц. (Под атомной частицей будем понимать атом, молекулу или ион. ) Если атомная частица находится в возбужденном состоянии, она может перейти в менее возбужденное состояние с излучением фотона.