История лазера. Научное издание

Рти лазеры осуществили долго вынашиваемую мечту получить лазер, легко перестраиваемый РІ широком диапазоне частот. Лазер, перестраиваемый РЅР° требуемую длину волны, наконец-то родился! Красители интересны РІ качестве рабочих сред лазеров Рё РїРѕ РґСЂСѓРіРёРј причинам. РџРѕРґР±РѕСЂРѕРј красителя, растворителя, концентрации Рё толщиной кюветы легко получить лазер, генерирующий РЅР° нужной длине волны. Охлаждение активной среды, требуемое РІ любом лазере, легко достигается прокачкой раствора. Более того, РІ жидкости РЅРµ возникают необратимые повреждения, характерные для твердотельных сред.

В середине 1967 г. Б. Соффер и Б. МакФаллан заменили одно из зеркал резонатора отражающей дифракционной решеткой и получили лазер, плавно перестраиваемый по длинам волн в области более 400 А простым поворотом решетки.

Лазеры РЅР° красителях РІ настоящее время позволяют получать лазерное излучение РЅР° любой длине волны, РѕС‚ ближнего РРљ-диапазона РґРѕ ультрафиолета. Благодаря тому, что лазеры РЅР° красителях имеют чрезвычайно широкие полосы усиления, РѕРЅРё позволяют осуществлять режим генерации импульсов длительностью менее пикосекунды (10¹² СЃ).

Лазерные диоды

Полупроводниковые или диодные лазеры очень важны для РјРЅРѕРіРёС… применений. Р’ РЅРёС… используются РЅРµ СѓСЂРѕРІРЅРё, Р° энергетические состояния нелокализованных электронов. Р’ твердых телах энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё электронов группируются РІ Р·РѕРЅС‹. РџСЂРё температуре абсолютного нуля РІ полупроводниках, РІСЃРµ имеющиеся СѓСЂРѕРІРЅРё заполняют РѕРґРЅСѓ Р·РѕРЅСѓ (валентная Р·РѕРЅР°), Р° последующие свободные СѓСЂРѕРІРЅРё группируются РІ РґСЂСѓРіРѕР№ Р·РѕРЅРµ (Р·РѕРЅР° проводимости), которая совершенно РЅРµ заполнена Рё отделена РѕС‚ валентной Р·РѕРЅС‹ некоторым промежутком энергий, для которых нет состояний. Ртот интервал называется запрещенной Р·РѕРЅРѕР№ (энергетической щелью). Р’ этих условиях материал РЅРµ может проводить ток Рё является изолятором. РљРѕРіРґР° температура увеличивается Рё если Р·РѕРЅР° проводимости расположена РѕС‚ валентной Р·РѕРЅС‹ РЅРµ слишком высоко, термическое возбуждение достаточно, чтобы некоторые РёР· электронов перескочили РІ Р·РѕРЅСѓ проводимости. Поскольку там РІСЃРµ СѓСЂРѕРІРЅРё пустые, РѕРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ обеспечить электрический ток. Однако РёР·-Р·Р° того, что РёС… мало, величина тока невелика. Соответственно материал становится проводящим СЃ плохой проводимостью, С‚.Рµ. полупроводником. Рлектроны, которые СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ поддерживать ток РІ Р·РѕРЅРµ проводимости, оставляют вакантными состояния РІ валентной Р·РѕРЅРµ. Рти вакантные состояния, которые называются дырками, ведут себя как положительно заряженные частицы Рё также участвуют РІ проводимости. Р’ чистом полупроводнике термическое возбуждение РїСЂРѕРёР·РІРѕРґРёС‚ электроны РІ Р·РѕРЅРµ проводимости Рё дырки РІ валентной Р·РѕРЅРµ РІ равных количествах.