Главная Обратная связь

Дисциплины:






Основные положения



Отчет по лабораторной работе

 

ИССЛЕДОВАНИЕ

ГЕЛИЙ-КАДМИЕВОГО ЛАЗЕРА

 

Выполнили: Гилев М.

Ермаков С.

Суербаева Н.

 

 

Преподаватель: Смирнов Е.А.

 

 

 

Санкт-Петербург,

Г.


Цель работы: ознакомление с принципом действия, конструкцией, особенностями эксплуатации и характеристиками ионного катафорезного лазера на парах металла с накачкой постоянным током.

Основные положения.

Гелий-кадмиевые (He–Cd) лазеры являются представителями класса ионных лазеров на парах металлов. Они излучают в фиолетовой (λ = 441 нм) и ультрафиолетовой (λ = 325 нм) областях спектра. Длина волны генерации определяется выбором соответствующих зеркал резонатора. Гелий-кадмиевые лазеры выгодно отличаются от гелий-неоновых спектром излучения, обеспечивающим лучшее согласование с характеристиками чувствительности большинства современных фотоматериалов, возможностью более острой фокусировки коротковолнового излучения. Это обстоятельство делает He–Cd-лазеры перспективными источниками излучения для систем записи и воспроизведения информации, голографии и технологии микроэлектрони­ки, например при изготовлении фотошаблонов интегральных микросхем.

Основным процессом накачки активной среды He–Cd-лазера является ионизация Пеннинга – процесс образования возбужденного иона легкоионизируемой частицы (атома Cd) при столкновении с возбужденным метастабильным атомом буферного газа He, имеющего большое сечение возбуждения (рис. 1.1). Схематически этот процесс можно записать так:

He + e(W1) = He* + e(W2 < W1);

He* + Cd = He + Cd+*; Cd+* = Cd+ + hν,

где W1, W2 – энергии электронов, соответственно, до и после столкновения; Cd+* – возбужденный ион кадмия; hν – энергия индуцированного кванта.

 

W, эВ

20 21S0 Соударения

18 23S1 2D3/2

16 2P3/2 441нм 2D5/2

14 2P1/2325 нм

12 Электронный

10 удар Cd+ Спонтанное

8 излучение

HeCdРекомбинация

0

 

Рис. 1. Энергетическая диаграмма He–Cd-лазера

Ионизация Пеннинга – процесс одноступенчатый, и поэтому скорость накачки будет пропорциональна плотности разрядного тока, а не ее квадрату, как это имеет место в ионных аргоновых лазерах.

Разрядная трубка гелий-кадмиевого лазера чаще всего представляет собой капилляр диаметром 1,5...2,5 мм, на концах которого в расширениях располагаются испарители кадмия, а за ними – электродные узлы (рис. 1.2). Возможно и коаксиальное исполнение He–Cd-лазера.

Пары Cd образуются в рабочем испарителе, снабженном внешним электрическим подогревателем. Температуру испарителя и, соответственно, давление паров Cd определяет в основном ток подогревателя Iпод. Часть тепловой мощности на уровне 30…40 % подводится к испарителю за счет протекающего тока разряда I. Равномерное распределение паров кадмия по длине капилляра достигается за счет эффекта катафореза – переноса ионов к катоду. Пары Cd, образующиеся в рабочем испарителе, расположенном со стороны анода, попадают в разрядный капилляр, ионизуются и движутся в сторону катода. Для устранения осаждения паров кадмия температура стенок капилляра, определяемая разрядным током I, должна быть выше температуры конденсации (350…400 К). Конденсация паров Cd происходит в нерабочем холодном испарителе. Ввиду постоянной перекачки кадмия из рабочего испарителя требуются периодическая (примерно через 50 ч) смена полярности электродов и переключение испарителей. Поэтому конструкция разрядной трубки He–Cd-лазера полностью симметрична.



 

1 2 3 4 5 6 5 4 3 2 1

 

 


7 7

       
 
   
 

 


Рис. 2. Схема He–Cd-лазера: 1 – зеркала резонатора; 2 – выходные окна;

3 – конденсационные ловушки паров кадмия; 4 – подогреватели спарителя;

5 – испарители кадмия; 6 – разрядный капилляр; 7 – электроды (катод, анод)

 

Наряду с возбуждением активной среды за счет ионизации Пеннинга наличие гелия под давлением в сотни паскалей обеспечивает оптимальную, с точки зрения выхода индуцированного излучения, температуру электронов Te, поддерживает разряд на участках, не содержащих паров кадмия.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...