Kvant elektronikasının əsasları

2.5. İon lazerləri

İon qaz lazerində yuxarı lazer səviyyəsi elektrik boşalmasında elektronlarla iki ardıcıl toqquşma zamanı həyəcanlanır. Birinci toqquşmada neytral atomlardan ionlar əmələ gəlir, ikinci toqquşmalarda isə bu ionlar heyəcanlaşır. Beləliklə, həyacanlanma prosesi iki pilləlidir. Hər bir pillənin effektliyi boşalma cərəyanının sıxlığı ilə mütənasibdir. Nəticədə ümumi effektivlik cərəyanın kvadratı ilə mütənasibdir.

Ion lazerlərində fəal maddə olaraq ionlaşmış təsirsiz qazlardan ksenon, kripton, neon, arqon və həmçinin fosforun, kükürdün və xloun ionlarından istifadə olunur. İşçi mühitin ionlaşması yüksək cərəyan şiddəti sıxlığında qövs boşalmasının nəticəsində baş verir. Praktikada arqon ion lazerləri geniş yayılmışdır. Arqonun enerji səviyyələri sxemi şəkil 1-də göstərilmişdir. İonlarn inversiya halı E₄→E₃ keçidində yaradılır. E₂ enerji səviyyəsi arqonun ionlaşma (Ar⁺) halına uyğundur. E₂→E₅ və E₂→E₄ keçidləri arqon ionlarının elektronlarla toqquşmalarının nəticəsinde baş verir. E₄ səviyyəsi həmçinin E₅→E₄ qeyri-optik keçidlərinin nəticəsində arqon ionları ilə dolur. E₄ enerji səviyyəsi metastabildir və orada ionlar toplana bilər. E₃ enerji səviyyəsində zərrəciklərin orta yaşama müddəti çox kiçikdir. Beləliklə E₄→E₃ keçidində ionların inversiya halı yaradılır. E₄ və E₃ enerji səviyyələri bir qrup alt səviyyələrdən ibarət olduğuna görə generasiya prosesi 0,45 mkm-dən 0,53 mkm qədər olan dalğa uzunluqlarında baş verə bilər. Arqon lazerinin şüalanması əsasən λ= 0,488 mkm və λ = 0,515 mkm dalğalardan ibarət olur.

Arqon lazerinin fasiləsiz rejimdə çıxış gücü bir neçə Vt, f.i.ə isə -0,1 % -dir. İmpuls rejimində isə həmin lazerin çıxış gücü yüzlərlə kVt-dır.