Laser helowo-neonowy

Laser helowo-neonowy

Laser helowo-neonowy (He-Ne) - laser gazowy o działaniu ciągłym. Substancją roboczą wewnątrz rury próżniowej jest mieszanina neonu pod ciśnieniem parcjalnym 0,1 mm Hg i helu pod ciśnieniem parcjalnym 1 mm Hg.

Laser helowo-neonowy emituje wiązkę światła o długości fali λ = 632,8 nm (czerwień) lub w podczerwieni o długości fali 1,15 μm.

Wzbudzanie

Proces wzbudzania lasera HeNe zaczyna się od zderzenia elektronów z wyładowania elektrycznego z atomami helu. Wzbudzany atom helu przechodzi ze stanu podstawowego do stanu 2³S₁ i 2¹S₀, są to stany metastabilne, stany takie pozostają długo wzbudzone. Zderzenie wzbudzonego atomu helu z atomem neonu w stanie podstawowym wywołuje transfer energii z atomu helu do atomu neonu. Atom helu powraca do stanu podstawowego, a atom neonu wzbudzany jest odpowiednio do stanu z poziomu 3s lub 2s. Przejście do tego stanu jest spowodowane niewielką różnicą tych poziomów energetycznych atomów helu i neonu.

Proces ten przedstawia się reakcją:

He(2¹S)* + Ne + ΔE → He(1¹S) + Ne3s₂*

gdzie (*) oznacza stan wzbudzony, a ΔE jest niewielką energią, między energią wzbudzonego neonu a wzbudzonego helu, jest to około 0,05 eV (387 cm_-1), która jest dostarczana przez energię kinetyczną zderzających się atomów. Intensywne wzbudzanie atomów neonu prowadzi do inwersji, w której wzbudzonych atomów neonu jest więcej niż atomów w stanie podstawowym. Z poziomu 3s dozwolone jest przejście promieniste do poziomu 3p i 2p. Przejściu do poziomu 2p towarzyszy emisja czerwonego światła (długości fali 632,82 nm), i to przejście jest wykorzystywane w typowym laserze HeNe. Z poziomu 3p lub 2p, atom szybko przechodzi do stanu podstawowego. Przejście ze stanu 3s na 3p wytwarza promieniowanie o długości fali 3,39 μm, a z 2s na 2p – 1,152 μm.

Układ rezonansowy

Układ rezonujący tworzą dwa zwierciadła płaskie umieszczone w lampie lub na jej zewnątrz. Gdy zwierciadła są na zewnątrz światło musi wychodzić z lampy poprzez okienka Brewstera.

Historia

Laser helowo-neonowy był pierwszym działającym laserem gazowym. W 1960 zespół pod kierownictwem Ali Javan, William Bennett i Donald Herriott z Laboratorium Bella uzyskał ciągłą akcję laserową w laserze helowo-neonowym w podczerwieni dla fali o długości 1,15 μm, a w 1962 w świetle widzialnym o fali długości 632,8 nm^[1].

Przypisy