Lazerlar va nochiziqli optika

Geliyning trubkadagi bosimi taxminan 1 mm sim. ust. ga, neonning bosimi esa 0,1 mm sim. ust. ga teng. Trubkada past voltli manba yordamida qizdiriladigan 2 katod va silindrsimon bo‘sh 3 anod bor. Trubkadagi anod bilan katod o‘rtasiga 1-2,5 kV gacha kuchlanish ulanadi. Trubkaning razryad toki bir necha o‘n milliampermetrga teng. Geliy - noyen lazerining razryad trubkasi 4,5 ko‘zgular o‘rtasiga qo‘yiladi. Odatda sfera shaklida ishlangan bu kuzgalar ko‘p qatlamli dielektrik qoplamali qilib yasalib, bu qoplamalarning qaytarish koeffitsiyenti katta qiymatlarga ega bo‘lib, yorug‘likni qariyib yutmaydi. Bir ko‘zguning o‘tkazishi odatda 2% ga teng, ikkinchisiiki esa 1% dan kam bo‘ladi. Neon sathlarining invers bandligini ta’minlaydigan jarayonlarini qisqacha muhokama qilaylik. 11.3-rasmda neon atomining energetik sathlarining soddalashtirilgan chizmasi ko‘rsatilgan. (o‘ng tomonda). To‘lqin uzunligi 632,8 va 1150 nm ga teng bo‘lgan nurlanishga Е₃ → E₁ ва E₂ → E₁ o‘tishlar mos keladi.

Gaz-razryad plazmasining elektronlari bilan to‘qnashish natijasida atomlarning bir qismi uyg‘onadi, bu hol 20.3-rasmda vertikal uzun-uzun strelkalar bilan ko‘rsatilgan. Razryadning ma’lum rejimlarida Е₂ va Е₁ sathlarning invers bandligi uchun bu jarayon etarli bo‘ladi. Lekin l=632,8 ва l=3390 nm to‘lqin uzunliklariga mos keladigan o‘tishlar bo‘ladigan Е₃,E₁ va Е₃,Е₄ sathlar invers ravishda bandlanmagan bo‘ladi.

rasm. Geliy va neon atomlarining energetik sathlari.

Agar razryad trubkasiga geliy kirgizsak, ahvol butunlay o‘zgaradi. Geliy 20.3-rasmning chap tomonida ko‘rsatilgan uzoq yashovchi (metastabil) ikki Е₃', E₂' holatga ega, bu holatlar elektronlar bilan to‘qnashish vaqtida uyg‘onadi va ularning yashash vaqti katta bo‘lgani sababli geliyning metastabil atomlarining razryaddagi konsentratsiyasi katta bo‘ladi. Geliyning metastabil holatlarining E₃', E₂' energiyalari neonning E₂, E₃ energiyasiga yaqin, bu hol geliy bilan neon to‘qnashganda uygonish energiyasining geliydan neonga uzatilishi uchun qulaydir. Bu jarayonlar gorizontal punktir strelkalar yordamida simvolik ravishda ko‘rsatilgan. Natijada Е₃, Е₂ sathlarda joylashgan neon atomlarining konsentratsiyasi keskin ortadi, E2 va E3 sathlar invers ravishda bandlanadi, Е₂ va Е₁ sathlarning bandliklar farqi esa bir necha marta ko‘payadi. Demak, neonga geliyning (taxminan 5:1-10:1 munosabatda qo‘shilishi Geliy-neon lazerlaridagi generatsiya uchun juda muhim.