Міністерство освіти і науки України Національний Університет “Львівська політехніка” кафедра Електронні прилади Розрахункова робота з курсу : „Квантова електроніка” тему : “Розрахунок та розробка конструкції аргонового лазера з повітряним охолодженням” Виконав: ст. гр. ЕЛ – 33 Перевірив: Львів 2008р. Зміст Технічне завдання……………………………………………………….. Вступ……………………………………………………………………… Теоретична частина……………………………………………………… Креслення конструкції Ar лазера………………………………………. Розрахункова частина…………………………………………………… Список літератури………………………………………………………… Технічне завдання Розрахувати і розробити неперервний багатомодовий аргоновий лазер металокерамічної конструкції. Вимоги: Довжина хвилі генерації: λ = 0,48 мкм. Вихідна потужність: Рвих = 1 – 10 Вт Режим роботи лазера: мода ТЕМ11q Коефіцієнт корисної дії: ( = 0,01 – 0,1 % Геометричні параметри Довжина резонатора: L = 1 м. Діаметр кювети: dk = 2 мм. Вступ Іонні лазери В порівнянні з нейтральними атомами шкала енергетичних рівнів іонізованого атома є більш широкою. Дійсно, в цьому випадку кожен електрон атома піддається дії поля додатнього заряду ядра Ze (Z - атомний номер елемента, а е - заряд електрона), екранованого від’ємним зарядом (Z - 2)e решти електронів. Таким чином, результуючий ефективний заряд рівний 2е, в той час як у випадку нейтрального атома він рівний тільки е. Це розширення енергетичної шкали приводить до того, що іонні лазери зазвичай працюють у видимій та ультрафіолетовій області спектру. Як і лазери на нейтральних атомах, іонні лазери можна поділити на дві категорії : 1) іонні газові лазери, що використовують більшість інертних газів, серед яких найбільш відмінним прикладом є Аr лазер; 2) лазери на парах металів, в яких застосовуються різні метали (Sn, Pb, Zn, Cd, і Se); серед цих лазерів виділяється Не-Cd лазер. [2] Аргоновий лазер Спрощена схема приймаючих участь у генерації рівнів енергії приведена на малюнку. Основний стан Аr одержується шляхом віддалення одного з шести 3р електронів зовнішньої оболонки аргону. Збуджені стани 4s і 4р виникають, коли один із 3р5 електронів запригує на рівні 4s і 4р. З врахуванням взаємодії з іншими 3р електронами два рівня 4s і 4р, намальовані на малюнку як прості рівні, насправді складаються із декількох рівнів (відповідно 9 і 2). Збудження верхнього лазерного рівня 4р відбувається за рахунок двухступінчатого процесу, включаючи в себе зіткнення з двома різними електронами. При першому зіткненні аргон іонізується, тобто переходить в основний стан іону Ar+. Іон Ar+ , що знаходиться в основному стані, зазнає другого зіткнення з електроном, що може приЗвести до : безпосереднє збудження іону аргону на рівень 4р; збудження в більш високо лежачі стани з наступними каскадними випромінювальними переходами на рівень 4р; збудження на метастабільні рівні з наступнім третім зіткненям з електроном, що приводить до збудження на 4р-рівень. Оскільки процеси 1 і 2 включають в себе два етапи, пов’язаних із зіткненнями з електронами, варто очікувати, що швидкість накачки в верхній стан буде пропорційна квадрату густини струму розряду. Можна показати, що при високих густинах струму розглянутий вище процес (3) також приводить до того, що швидкість накачки пропорційна квадрату густини струму. Таким чином, накачка різко зростає із збільшенням густини струму і для того, щоб розглянутий вище малоефективний двоступінчатий процес дозволив закачати достатньо іонів у верхній стан, необхідні високі густини струму (~ 1кА/см2). Іон Аr+ , будучи закинутим на верхній лазерний рівень 4р, мо...