Устройство и принцип работы лазера.

 

В лабораторных работах источником света служит лазер ЛГ-2 непрерывного излучения. В основу действия лазера положен принцип усиления света за счёт так называемого вынужденного (индуцированного) излучения. Рассмотрим, как это осуществляется на примере газового лазера, используемого в этой работе.

Лазер ЛГ-2 имеет единую конструкцию, состоящую из оптического резонатора, активного элемента и источника питания. Оптический резонатор образован сферическими плоскими зеркалами, закреплёнными на жёсткой конструкции.

3s

Активный элемент представляет собой газоразрядную трубку, напол­ненную гелий-неоновой смесью с оптическими окнами на концах. Рабочим веществом, дающим видимое излучение лазера, является неон, но необходимое для этого возбуждение атомов неона осуществляется атомами гелия. В электрическом разряде ударами электронов непосредственно возбуждаются атомы гелия. Последние сталкиваются с атомами неона, находящимся в основном состоянии, и передают им свою энергию. В результате атомы неона переходят на уровень 3s (рис. 1.)

 

 

Энергетические уровни атома Ne - неона:

2р - уровень метастабильный, т.е. атомы на нем находятся достаточно долго. Поэтому в среде происходит накопление атомов неона, в состоянии 2р в трубке создаётся активная среда, состоящая из атомов неона с инверсионной заселенностью.

Спонтанное, самопроизвольное излучение отдельных атомов неона при переходе с уровня 2р на уровень 1р приводит к распространению в активной среде фотонов с энергией . Эти фотоны вызывают вынужденное излучение другими атомами неона таких же фотонов, которые в свою очередь вызовут вынужденное излучение и т.д. В результате образуется каскад фотонов, при этом фотоны, возникающие при вынужденном излучении, летят в том же направлении, что и падающие фотоны.

Массовое нарастание этого процесса обеспечивается тем, что разрядная трубка помещена в зеркальный резонатор - систему из двух зеркал, расположенных у торцов трубки. Многократное прохождение излучения вдоль оси трубки приводит к формированию мощного покоса индуцированного направленного когерентного излучения лазера. Фотоны же, испущенные под углом к оси трубки, выходят через боковую поверхность, не участвуя в формировании лазерного пучка. Разрядная трубка с торцов закрыта плоскопараллельными стеклянными пластинками, установленными под углом Брюстера к оси трубки. Такое положение пластинок обеспечивает прохождение через них поляризованного излучения неона без потерь на отражение и приводит к плоской поляризации излучения лазера.

Зеркальный резонатор играет важнейшую роль при формировании лазерного пучка. Он обеспечивает большую плотность потока излучения, высокую степень монохроматичности и исключительную направленность пучка. Оба зеркала с многослойными диэлектрическими покрытиями обладают малыми коэффициентами пропускания: один - 0, 1%, другое - 2% и большим коэффициентом отражения - 98-99%. Тем не менее эти значения коэффициентов пропускания достаточны дня выхода из лазера мощного потока излучения.

Источник питания предназначен для возбуждения и поддержания разряда в активном элементе лазера. Таким образом, излучение лазера отличается рядом замечательных свойств: помимо большой мощности и малой угловой расходимости, оно обладает высокой степенью монохроматичности и большой длиной когерентности. Длина когерентности есть то наибольшее расстояние вдоль распространения волны, на котором колебания можно считать еще когерентными между собой.

Приложение 2.

О случайных совпадениях

 

Обозначения:

N - число актов рождения пар в единицу времени;

- число случайных тройных совпадений;

A - число актов регистрации излучения каждым счётчиком в единицу времени;

k - вероятность регистрации одного излучения счётчика;

t - разрешающее время схемы совпадения.

Оценим ожидаемое число случайных совпадений. Очевидно, для одного счётчика . Вероятность регистрации одного акта излучения тремя счётчиками, находящимися в одинаковых условиях, равна произведению вероятностей регистрации каждым счётчиком в отдельности - .

Отсюда число совпадений актов регистрации тремя независимыми одинаковыми счётчиками определяется выражением:

Любая реальная схема регистрации совпадений зарегистрирует некоторое число случайных совпадений , обусловленных конечностью разрешающего временя схемы совпадений.

Если Dt - время, в течение которого независимые импульсы от второго счётчика будут считаться совпадающими по времени с импульсами первого счётчика, будет равно:

с импульсами третьего счётчика такими:

то при тройных совпадениях:

В общем случае число случайных совладений:

Для уверенности в том, что мы на установке регистрируем акты тройных совпадений, необходимо условие . Таким образом,

Разрешающее время совпадений определяется опытным путём.

⇐ Предыдущая567891011121314

Поделиться:

Популярное:

1. I. Специфика отношений “принципал – агент” применительно к государству.
2. XXIII. ПСИХИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ И ВЫСШИЙ ПРИНЦИП ЭВОЛЮЦИИ
3. Алкмеон. Принцип нервизма. Нейропсихизм. Принцип подобия
4. Антропный космологический принцип
5. Антропологический принцип философии Л.Фейербаха.
6. Ассортимент и принципы сочетания соусов с разными блюдами
7. Аудиторская выборка: основные принципы и порядок построения
8. Б11.5 Цели, принципы и методы в оценки машин и оборудования. Области применения и ограничения методов оценки машин и оборудования
9. БИЛЕТ 30. Гипотеза ле Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенности Гейзенберга
10. БИОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ В ПЕДАГОГИКЕ (Хрестоматия по возрастной и педагогической психологии / Под ред. И.И. Ильясова, В.Я. Ляудис. – М., 1981.)
11. Буферные системы крови, их характеристики и принцип действия.
12. Бюджетный процесс: принципы, участники, стадии.