Лазер на твердому тілі

Лазер на твердому тілі. Активним середовищем у них є тверді кристалічні або аморфні (стекла) речовини (матриці), активовані пев­ними елементами, наприклад, хромом, кобальтом, нікелем, гадолінієм, тербієм, торієм, ураном і ін. Прикладами матриць, в які вводять акти­ватори, є алюмоітрієвий гранат (¥3 А15012), корунд (А1203), флюорит (СаР2), хлорид лантана (ЬаС13) і ін.

Найбільш поширеним методом накачки твердотільних лазерів є оптичний. При цьому використовуються інтенсивні джерела світла. Перевагами таких лазерів є високі значення потужності і енергії ви­промінювання.

Газові лазери

 В них активним середовищем є газ або суміш га­зів. Газові ОКГ поділяються на молекулярні, атомні, іонні. Цей клас квантових приладів має ряд переваг. 1) У зв’язку з тим, що енергетич­ний спектр газу точно відповідає енергетичному спектру окремих атомів, у цих системах можна встановити різні схеми переходів між енергетичними рівнями. 2) В газових ОКГ одержують високу ступінь монохроматичності і когерентності випромінювання. 3) Газове сере­довище дозволяє застосувати різні способи створення інверсної засе­леності: електронний удар, світлова накачка, непружні співудари ато­мів, хімічні, теплові методи і т.д.

Рідинні лазери

Рідинні лазери об’єднують переваги як твердотільних ОКГ (ве­лика концентрація активних носіїв); так і газових (оптична однорід­ність і великий об’єм). Рідинна активна речовина дає можливість під час роботи підтримувати температуру оптимально, оскільки можлива її циркуляція в просторі оптичного резонатора.

На даний час широке використання знайшли розчини органічних барвників. Термін “барвник” застосовується для позначення певного органічного з’єднання, що володіє певними спектральними властивос­тями. На барвниках вдається отримати випромінювання практично на будь-якій довжині в діапазоні 0,34-1,175мкм.Найважливішою перева­гою рідинних ОКГ є можливість неперервної перебудови частоти ге­нерації в діапазоні кількох сотень ангстрем, що досягається зміною або властивостей розчину, або параметрів резонатора. Це особливо важливо в лазерохімії (стимулювання і управління хімічними реакція­ми, в спеціальних розділах оптики).

В якості джерела накачки рідких лазерів використовують когере­нтне випромінювання іншого лазера (наприклад, рубінового) або спо­нтанне випромінювання імпульсних ламп.

Напівпровідникові лазери

В якості робочого тіла використо­вуються різні напівпровідникові матеріали {2п8, 2п5е, Ссі5, СсІЗе, СсІТе, СаРАзІпАз, РЬ8, ІпР, ІпА}Р). Вони допомагають одержувати ін­дуковане випромінювання в широкому діапазоні (від ультрафіолету до далекої /Ч-області). Головною їх перевагою є високий ККД (від десят­ків відсотків до величини, близької до 100). Такі лазери знаходять своє застосування в обчислювальній техніці, телебаченні, оптичній локації, голографії і ін.

Інтенсивність лазерного випромінювання

Випромінюванню лазерів вла­стива надзвичайно висока інтенсивність. Потужність твердотільного ОКГ може досягати 10{2Вт і при фокусуванні це випромінювання мо­же сконцентруватися у малу пляму. Відомо, що мінімальний радіус смуги г3 пропорційний довжині хвилі, тобто г„~Х.

Отже, густина потужності лазерного випромінювання може дося­гати надзвичайно високих значень. При дії такого випромінювання на речовину можна досягти температури 10°К і вищу. Характерною осо­бливістю є те, що взаємодія випромінювання з речовиною відбуваєть­ся у локальному об’ємі, тобто в області опромінення, не зачіпаючи су­сідні області.

Біологічна дія лазерного випромінювання

Лазерні системи мають широке використання у медицині, біоло­гії, біотехнології, генній інженерії тощо. Дія лазерного випромінюван­ня на живий організм неоднозначна. З одного боку, лазерне випромі­нювання може бути використане як хірургічний ніж, як тонкий ін­струмент у мікрохірургії ока, як цілющий промінь для лікування най­різноманітніших захворювань серця, печінки, вегетативно-судинної системи, травного тракту і т.д. З другого боку, лазерне випромінюван­ня становить небезпеку при необережному і невмілому його викорис­танні. В першу чергу це стосується очей.

Розглянемо лише деякі аспекти , властиві лазерному випроміню­ванню.

Робота з лазерами

Побічні шкідливі фактори під час роботи з лазерами. Пробле­ма безпеки під час роботи з квантовими приладами пов’язана і з ін­шими факторами, що супроводжують експлуатацію цих пристроїв. До них відносяться:

-      підвищення напруги блоків електроживлення;

-      наявність шкідливих і агресивних речовин, які викорис­товуються в якості компонентів робочих середовищ і допоміж­них пристроїв;

-      наявність шкідливих і небезпечних продуктів лазерної деструкції, що утворюються під час термохімічного впливу по­тужного лазерного випромінювання на різні мішені.

Загальні правила безпечної роботи з лазерами:

-      уникати попадання прямих, відбитих потоків на тіло, особливо в очі;