Хелий-неонов лазер

Хелий-неонов лазер (също HeNe лазер) е газов лазер с активна среда, която е смес от хелий и неон. Хелий-неоновите лазери се използват често в лабораторните опити и оптиката. Излъчената светлина има дължина на вълната 632,8 нанометра, намираща се в червената част от видимия спектър.

Пропорцията на хелия и неона в работната смес е 5:1 и тя е затворена в стъклена тръба под ниско налягане (обикновено около 300 паскала). Необходимата енергия за запалване на електрически разряд се получава при подаването на напрежение от около 1000 волта към двата електрода, разположени в краищата на тръбата, при което се получава газов разряд. Резонаторът на такъв лазер обикновено се състои от две огледала – от едната страна максимално отразяващо, а от другата – полупрозрачно, пропускащо около 1 % от падащото излъчване към изхода на устройството.

Хелий-неоновите лазери са компактни, с типичен размер на резонатора от 15 cm до 0,5 m, изходната им мощност варира от 1 до 100 mW.

Принцип на действие

В газовия разряд на смес от хелий и неон се образуват атоми във възбудено състояние и на двата елемента. При това се оказва, че енергията на метастабилното състояние на хелия ¹S₀ и енергията на нивото на излъчване на неона 2p⁵5s ²[1/2] са почти равни — съответно 20.616 и 20.661 eV. Между тези две състояния е възможно предаване на енергия (и ефективността на обмена на енергия е много голяма) чрез следния процес:

He* + Ne + ΔE → He + Ne*

където (*) означава възбудено състояние на съответния атом, а ΔE е разликата в енергиите на нивата на двата атома. Недостигащите 0.05 eV се доставят от кинетичната енергия на движението на атомите. Населеността на енергетичното ниво на неона 2p⁵5s ²[1/2] нараства и в определен момент става по-голяма от населеността на нивото с по-ниска енергия 2p⁵3p ²[3/2]. Настъпва т.нар инверсна населеност на нивата и средата става способна да генерира лазерно излъчване.

При преход на атома на неона от състояние 2p⁵5s ²[1/2] в състояние 2p⁵3p ²[3/2] се излъчва светлина дължина на вълната 632,8 нанометра. Състоянието 2p⁵3p ²[3/2] на атома на неона също може да излъчва, но е с малко време на живот и затова бързо се девъзбужда до системата от нива 2p⁵3s, а след това и до основното състояние 2p⁶ – или за сметка на изпускане на резонансно излъчване, (излъчват нивата 2p⁵3s), или за сметка на ударите със стените (метастабилни нива 2p⁵3s).

Освен това при подходящ подбор на огледалата на резонатора може да се получи лазерна генерация и на други дължини на вълната: същото ниво 2p⁵5s ²[1/2] може да премине към ниво 2p⁵4p ²[1/2] с излъчване на фотон с дължина на вълната 3,39 микрона, а нивото 2p⁵4s ²[3/2], възникващо при стълкновения с друго метастабилно ниво на хелия, може да премине на 2p⁵3p ²[3/2], изпускайки при това фотон с дължина на вълната 1,15 микрона. Възможно е също така да се получи лазерно излъчване с дължина на вълната 543,5 nm (зелено), 594 nm (жълто) или 612 nm (оранжево).

Честотната ивица, в която се запазва ефекта на усилване на излъчването е доста тясна – около 1,5 GHz, което се дължи на наличието на Доплеров ефект. Това свойство прави хелий-неоновите лазери подходящи като източници на излъчване в холографията, спектроскопията, а също и в устройствата за четене на баркод — баркод четци

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Гелий-неоновый лазер“ в Уикипедия на руски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс – Признание – Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година – от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.

ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни.

Категория:Лазери