He-Ne лазер и CO2 лазер.

Предварительный опрос

  • Что такое угловой момент.
  • Что такое спин.
  • Чему равен спин электрона.
  • Сложение моментов количества движения в квантовой механике.
  • Обозначение состояний электронов атома. Правила Хунда.
  • Что такое правила отбора.
  • Разрешенные и запрещенные переходы.
  • Что такое индуцированные переходы с излучением и поглощением.
  • Почему о взаимодействии монохроматического электромагнитного поля и квантовой системы можно говорить как о резонансном явлении.
  • Как функционирует трехуровневая система на примере рубинового лазера.
  • Что такое метастабильный уровень.
  • Что такое накачка.

Содержание лекции

  • Энергетическая диаграмма атомов Ne и He.
  • Функционирование He-Ne лазера. Накачка, генерация, времена жизни уровней. Наиболее сильные линии излучения.
  • Конструкция He-Ne лазера.
  • Характеристики, области применения He-Ne лазера.
  • CO2 лазер
  • Колебательно-вращательные уровни молекулы CO2 в основном электронном состоянии. Их обозначения.
  • Энергетическая диаграмма нижних колебательных состояний, вовлеченных в создание лазерной генерации.
  • Функционирование CO2 лазера. Накачка, генерация, времена жизни уровней. Наиболее сильные полосы линий излучения.
  • Различные конструкции CO2 лазера.
  • Характеристики, достоинства и недостатки CO2 лазера.
  • Применения CO2 лазера.

Задание на дом

  1. Изобразить энергетические диаграммы атомов Ne и He, имеющих отношение к He-Ne лазеру. Нанести обозначения уровней, времена жизни, переходы накачки и лазерного излучения с их длинами волн.
  2. Изобразить колебательно-вращательные уровни молекулы CO2, которые имеют отношение к функционированию лазера. Нанести обозначения уровней, времена жизни, переходы накачки и лазерного излучения с их длинами волн.
  3. Решить уравнение для одномерного затухающего гармонического осциллятора

    в предположении, что . Считать, что колебания начались в момент времени t = 0.
    Найти спектральный состав колебаний используя Фурье преобразование
    ,
    и далее найти .

Литература

  1. В.М. Шульга, М.П. Перепечай, В.Б. Тютюнник, А.Н. Левченко. Квантовая радиофизика. Методические указания к лабораторным работам. 2010. Работы 5, 6.
  2. Н.В. Карлов. Лекции по квантовой электронике. М., «Наука» 1988. Лекции 13 (He-Ne лазер), 15, 16 (CO2 лазер).
  3. А. Ярив. Квантовая электроника. М.:Сов.радио, 1980. Разделы 10.5, 10.6.
  4. В.И. Дудкин, Л.Н. Пахомов. Квантовая электроника. Приборы и их применение. М., Техносфера, 2006. Разделы 7.1, 7.3, 7.4, 7.5.
  5. О.Звелто. Принципы лазеров. М., «Мир», 1990. Разделы 6.3.1.1., 6.3.3.1.
  6. Ю.Айхлер, Г.-И.Айхлер. Лазеры. Исполнение, управление, применение. Техносфера, 2008. Раздел 4.1. (He-Ne лазер), Раздел 6.2 (CO2 лазер).
  7. Н.И. Кондиленко, П.А. Коротков, А.И. Хижняк. Физика лазеров. 1984. Раздел 12. Гелий-неоновый лазер. Раздел 14. Co2 лазер.