Апаратура рубин лазер.

Оптичният квантов генератор се състои от две основни части: активен среда и резонатор.

Първият лазерен активна среда беше рубин кристал легиран с около 0.05% хром (фиг. 104). Този основен елемент лазер обикновено има форма на цилиндър с диаметър от 0.4-2 cm и дължина 3-20 см. Краищата на цилиндрите 3 и 4 са успоредни, и се прилагат върху сребърен слой. Един частично прозрачни огледални повърхности: 92% от светлинния поток, отразена от него и около 8% от него се пропуска.

прът рубин се поставя във вътрешността на спиралната импулс ксенонова лампа 2, с високо напрежение импулси, захранвани от батерия на кондензатор електрическа мощност се зарежда до напрежение на няколко хиляди волта. Когато лампата се вливат чрез трансфер на енергия кондензатор банка за стотици хиляди джаула. продължителност на Flash е, като мощността на лампата надвишава 107 вата. Лампата е източник на възбуждане радиация. Населението инверсия в рубин е създаден с помощта на три енергийни нива на хром атома.

Chromium атома, която поглъща радиация с дължина на вълната 560 нм, съдържаща се в спектъра на ксенонова лампа, се прехвърлят от нивото на земята на възбуден нивото на радиация абсорбция рубин лампа

други дължини на вълната предизвиква неговото нагряване. За да се предпази от увреждане топлина рубин охлаждане с течен азот.

Животът на хромовите атоми във възбудено състояние е малък. За да се премине от нивото на земята е и да го преместите с по-малко. Ето защо, повечето от атоми при развълнуван ниво прави преходи по време на второто ниво се вълнувам

Живот на хром атом в относително голям - от порядъка на секунди. Това ниво е метастабилност: Ако силата на флаш лампата е достатъчно голям, тогава населението на метастабилност размер ще бъде по-голямо от населението на нивото на земята. При достигане на популация нива инверсия рубин кристал става активна среда.

трансфер Process атоми от основното състояние да възбудено състояние се нарича изпомпване. Съответно се използва за това се нарича ксенонова светкавица лампа помпена лампа.

Достатъчно е да се един атом на хром да спонтанното прехода от метастабилната ниво на първичната емисията на фотон с честота, която съответства на дължината на червена светлина дължина на вълната 694,3 нм както се случва фотон лавина поради облъчване индуцира хром атоми в метастабилна състояние. Ако основната посока емисия на фотони, перпендикулярна на равнината на огледалата за резонатор, огледалата на резонатор вижда полупрозрачен, едноцветен, последователно и силно насочено излъчване с дължина на вълната 694,3 нм.

Процеси, протичащи в кристала рубин схематично показани на Фигура V цветни вложки.

Ruby кристали е показан на тази притурка правоъгълник; люпене, посочено от ляво огледалото; по-рядко люпене полето посочено от частично прозрачен огледало е изходен прозорец за лазерния лъч. рубинени кристалната решетка атоми не са показани на фигурата; кръгове означават хром атома разпределени на случаен принцип в кристала.

Преди излагане на светлина всички атоми хром в кристала в основното състояние, те са означени с отворени кръгове (вж. Фиг. V, докато вложката цвят). Под влияние на различни честоти на светлинни фотони, излъчени от лампа помпа, повечето от хромови атоми с развълнуван метастабилност състояние. Възбудени хром атома маркирани с тъмни кръгове (вж. Фиг. V, използвани в цвят вложката).

Възбудени атом на хром в прехода към основното състояние излъчващи фотон на светлината. Всички указания за спонтанно излъчване на фотони са еднакво вероятно, и така в началото, по-голямата част на емитираните фотоните напусне кристал, като на разстояние от нея в различни посоки. Само фотони летящи по оста

рубин пръчка, не може бързо да го изостави, преживява множество отражения върху огледалата в краищата на кристала (вж. фиг. на V, в цветна вложка). Flying близо развълнувани хромови атоми, тези фотони предизвикват стимулирано излъчване на фотони като летене в една и съща посока. Този процес лавина развива, и по-кратък период от време, той участва в повечето от възбудените атоми на хром: чрез частично прозрачно огледало от дясната страна на кристала вижда мощен сноп на кохерентна светлина (виж фигура V, г оцветен вмъкнати ..).

лазерно режим описан нарича свободно течаща режим. Безплатна поколение е започнало след изпомпване флаш лампата и трае около 1 милисекунда. В този режим, което е рекорд получава стойности на енергията на радиацията достига 1000 J на ​​импулс при мощност от около вата.

рубин лазер ефективност А е ограничен: тя е само около 1%. Тази ниска ефективност се дължи на много причини. Основните от тях са следните: не цялата доставка на електрическа енергия, съхранявана в кондензатор се превръща в светлинна енергия; само част от светлината се абсорбира от рубин помпа лампа.