Ионные лазеры

Общая информация по ионным лазерам

Ионный лазер на парах ртути был запущен уже в 1963 году. Немного позднее Бриджит открыл важные лазерные переходы в двукратно ионизированном аргоне. В последующие годы было найдено несколько сотен лазерных переходов в ионизированных средах. Среди этого множества лазеров лишь аргоновый и криптоновый лазеры имеют коммерческий успех.

Техника

Многие ионные лазеры способны работать в непрерывном режиме. Разумеется, в этом случае освоить требуемую технологию не так то просто, ибо рабочий ток очень высок (вплоть до нескольких сот ампер), и возникнут большие потери мощности. Несколько проще ситуация при импульсном режиме работы лазера. Токи в сотни и даже тысячи ампер не трудно достигаются при разряде конденсатора, а при небольшой частоте импульсов рассеиваемая мощность будет допустимых пределах. У любителя проблемы могут быть с низким давлением рабочей среды лазера. Часто требуемая область рабочего давления газа находится в пределах 0,005÷0,1 мБар. Для обеспечения требуемой чистоты газа лазерная трубка должна откачиваться до вакуума не хуже 0,001 мБар. Такой вакуум достигается хорошим двухступенчатым ротационным насосом или ротационным насосом совместно с диффузионным насосом. Кроме того, тонкие и длинные разрядные трубки создают проблемы с газопроводностью. Даже небольшие утечки газа и, главным образом, в местах склеек могут ухудшить вакуум и резко увеличить время накачки. В этом смысле была бы идеальной кварцевая трубка с впаянными электродами. Однако стеклодувные работы не каждому под силу. 

Еще одна проблема ионных лазеров обусловлена высокой распыляемостью электродов при низком давлении (большая длина свободного пробега молекул и атомов) и высоком напряжении. Если зеркала лазера размещаются непосредственно на электродах, то они достаточно быстро разрушаются ионами разряда. Поэтому зеркало или окно монтируются на трубке на некотором расстоянии от электродов.

Электрическая схема лазера весьма проста и соответствует схеме на накопительном конденсаторе . Три керамических конденсатора (2,7 нФ х 40 кВ) образуют банк конденсаторов, а неуправляемый искровой разрядник служит коммутатором. Для увеличения мощности или увеличении длительности импульсов можно подключить дополнительные конденсаторы.

 

На фото показана экспериментальная конструкция лазера, смонтированная на дюралевой плите толщиной 10 мм. Хорошо различимы электроды с газовой подводкой, между которыми находится разрядная трубка. Позади- три керамических конденсатора, образующих банк конденсаторов. Между высоковольтной шиной банка конденсаторов и левым электродом заметен искровой разрядник. Как было сказано выше, зеркало и окно закреплены на некотором расстоянии от электродов лазера. В правом углу на фото- изображение внешнего юстируемого зеркала.