Ионный лазер
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2007 г. ) |
Ионный лазер — это газовый лазер используется ионизированный газ. , в котором в качестве лазерной среды [ 1 ] Как и другие газовые лазеры, ионные лазеры имеют герметичный резонатор, содержащий лазерную среду и зеркала, образующие резонатор Фабри – Перо . В отличие от гелий-неоновых лазеров , переходы энергетических уровней, которые способствуют лазерному действию, происходят от ионов . Из-за большого количества энергии, необходимой для возбуждения ионных переходов, используемых в ионных лазерах, требуемый ток гораздо больше, и в результате почти все, за исключением самых маленьких ионных лазеров, имеют водяное охлаждение . Небольшой ионный лазер с воздушным охлаждением может производить, например, 130 милливатт выходного света при токе трубки около 10 ампер и напряжении 105 вольт. Поскольку один ампер, умноженный на один вольт, равен одному ватту, это потребляемая электрическая мощность около одного киловатта. Если вычесть (желательную) светоотдачу в 130 мВт из потребляемой мощности, получится большое количество отходящего тепла, составляющее почти один кВт. Он должен рассеиваться системой охлаждения. Другими словами, энергоэффективность очень низкая.
Типы
[ редактировать ]Криптоновый лазер
[ редактировать ]Криптоновый лазер — это ионный лазер, использующий ионы благородного газа криптона в качестве усиливающей среды . осуществляется Накачка лазера электрическим разрядом . Криптоновые лазеры широко используются в научных исследованиях, а также в коммерческих целях: когда криптон смешивается с аргоном, он создает лазеры «белого света», полезные для лазерных световых шоу. Криптоновые лазеры также используются в медицине (например, для коагуляции сетчатки ), для изготовления защитных голограмм и во многих других целях.
Криптоновые лазеры могут излучать видимый свет с разными длинами волн, обычно 406,7, 413,1, 415,4, 468,0, 476,2, 482,5, 520,8, 530,9, 568,2, 647,1 и 676,4 нм.
Аргоновый лазер
[ редактировать ]
Аргон-ионный лазер был изобретен в 1964 году Уильямом Бриджесом из компании Hughes Aircraft Company. [ 2 ] и это один из семейства ионных лазеров, в которых используется благородный газ в качестве активной среды .
Аргоно-ионные лазеры используются для сетчатки фототерапии (для лечения диабета ), литографии и накачки других лазеров. Аргон-ионные лазеры излучают 13 длин волн в видимом и ультрафиолетовом спектрах, в том числе: 351,1 нм, 363,8 нм, 454,6 нм, 457,9 нм, 465,8 нм, 476,5 нм, 488,0 нм, 496,5 нм, 501,7 нм, 514,5 нм, 528,7 нм, и 1092,3 нм. [ 3 ] Однако наиболее часто используемые длины волн находятся в сине-зеленой области видимого спектра. Эти длины волн потенциально можно использовать в подводной связи, поскольку морская вода в этом диапазоне длин волн достаточно прозрачна.
Обычные аргоновые и криптоновые лазеры способны излучать непрерывную волну мощностью от нескольких милливатт до десятков ватт. Их трубки обычно изготавливаются из никелевых раструбов, из ковара металлокерамических уплотнений из оксида бериллия , керамики или вольфрамовых дисков, установленных на медном теплоотводе в керамическом вкладыше. Самые ранние трубки были простыми кварцевыми, затем появились кварцевые с графитовыми дисками. По сравнению с гелий-неоновыми лазерами , которым требуется всего несколько миллиампер входного тока, ток накачки аргонового лазера составляет несколько ампер, поскольку газ необходимо ионизировать. Ионная лазерная трубка выделяет много лишнего тепла , и такие лазеры требуют активного охлаждения.
Типичная плазма ионного лазера на благородных газах представляет собой тлеющий разряд с высокой плотностью тока в благородном газе в присутствии магнитного поля. Типичными условиями непрерывной плазмы являются плотности тока от 100 до 2000 А/см. 2 , диаметр трубки от 1,0 до 10 мм, давление наполнения от 0,1 до 1,0 Торр (от 0,0019 до 0,019 фунтов на квадратный дюйм) и осевое магнитное поле порядка 1000 Гаусс. [ 4 ]
Уильям Р. Беннетт , соавтор первого газового лазера (гелий-неонового лазера), был первым, кто наблюдал спектральные эффекты выгорания дырок в газовых лазерах, и он создал теорию эффектов «выжигания дырок» в лазерных колебаниях. Он был одним из первооткрывателей лазеров, использующих возбуждение электронным ударом в каждом из благородных газов, диссоциативную передачу возбуждения в неоново-кислородном лазере (первый химический лазер ) и столкновительное возбуждение в нескольких лазерах на парах металлов.
Другие коммерчески доступные типы
[ редактировать ]- Ar/Kr: смесь аргона и криптона может привести к созданию лазера с выходной длиной волны, которая выглядит как белый свет.
- Гелий-кадмий: синее лазерное излучение при 442 нм и ультрафиолетовое при 325 нм.
- Пары меди: желтое и зеленое излучение при 578 нм и 510 нм.
Экспериментальный
[ редактировать ]Приложения
[ редактировать ]- Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия
- Хирургический
- Лазерная медицина
- Высокоскоростные наборные машины
- Лазерно-световые шоу
- секвенаторы ДНК
- Спектроскопические эксперименты
- Накачка лазеров на красителях [ 8 ]
- полупроводниковых пластин Проверка
- печатных плат с прямой записью высокой плотности Литография
- волоконных решеток Брэгга Производство
- Для голографии можно использовать модели с большой длиной когерентности.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Ионный лазер ». дои : 10.1351/goldbook.I03219
- ^ У.Б. Бриджес, «ЛАЗЕРНЫЕ КОЛЕБАНИЯ В ОДНО-ИОНИЗОВАННОМ АРГОНЕ В ВИДИМОМ СПЕКТРЕ», Appl. Физ. Летт. 4, 128–130 (1964).
- ^ «Lexel Laser находится в стадии разработки» .
- ^ Бриджес, Холстед и др., Труды IEEE , 59 (5). стр. 724–739.
- ^ Хоффман Тошек и др., «Импульсный ксеноново-ионный лазер: охватывает УФ, видимый и ближний ИК диапазоны с изменениями оптики», Журнал IEEE по квантовой электронике.
- ^ Хаттори, Кано, Токутоме и Коллинз, «Непрерывный йод-ионный лазер в положительном столбчатом разряде», Журнал IEEE по квантовой электронике, июнь 1974 г.
- ^ Импульсный газовый лазер с холодным катодом», Р. К. Ломнес и Дж. К. Тейлор в: Обзор научных инструментов, том 42, № 6, июнь 1971 г.
- ^ Ф. Дж. Дуарте и Л. В. Хиллман (ред.), Принципы лазера на красителях (Academic, Нью-Йорк, 1990), главы 3 и 5.
