Strontium damplaser - Strontium vapor laser

Strontium damplaser

En strontium-damplaser er en laser som produserer, med høy intensitet, pulsert lys med en bølgelengde på 430,5 nm i det blå-fiolette området av det synlige spektret via fordampet strontiummetallgass inneholdt i et glassrør.

Historie

Laservirkning på to av de infrarøde overgangene i Sr + ble først oppdaget i Clarendon Laboratory , Oxford av Deech og Sanders så tidlig som 1968. Gevinst ble målt over en 9 cm lengde med strontiumdamp tilstede i en 3  torr buffergass av helium eller neon og holdes på riktig temperatur av en utvendig oppvarmet ovn. Tre år senere ble tolv ytterligere infrarøde laseroverganger i nøytralt strontium rapportert av Cahuzac. Igjen ble varmen som var nødvendig for å gi tilstrekkelig damptrykk produsert på ekstern måte. Rørene som ble brukt her, var 5–10 mm i diameter og 75 cm i lengde. Et 1,25 m hulrom ble brukt med speil med omtrent 98% reflektivitet . I 1973 observerte Latush og Sém fra Rostov-on-Don State University, Russland , synlig laservirkning fra strontiumdamplaseren for første gang, ved bølgelengder på 430,5 nm og 416,2 nm. Det aktive volumet var inneholdt i et keramisk rør med en diameter på 8 mm og en lengde på 60 cm. Små biter av strontium ble plassert inne i røret med like store mellomrom, og det nødvendige damptrykket ble produsert ved oppvarming av enheten. Helium ble brukt som buffergass, ved trykk fra 2,5–35 torr. Utgangseffekt ble funnet å øke med økende buffergasstrykk.

Befolkningsinversjonsmekanisme

Den strontium laser eksiteres av en høy strøm, pulset elektrisk utladning . Den forsterkningsmedium består av en liten mengde av strontium damp holdes på et forholdsvis høyt trykk buffergass av helium . Gjennomsnittlig bensintemperatur er i området 800 ° C.

En kondensator , ladet til flere titalls kilovolt , blir repetert ut gjennom gassblandingen. Under hver utladningspuls gjennom lasermediet ioniseres den nøytrale strontiumdampen til Sr 2+ når elektronene i det ytre skallet fjernes, mens bare en liten del av heliumbuffergassen ioniseres på grunn av dens større ioniseringspotensial . Ved avslutning av strømpulsen skjer rask avkjøling av elektronene , slik at tre-kropps elektron-elektron-Sr 2+ kollisjoner kan skje for å danne de mest eksiterte tilstandene til Sr + , som vist:

Sr 2+ + 2e - → Sr + * + e - + KE

Overflødig kinetisk energi utviklet i denne prosessen blir ført bort av den tredje kroppen, et elektron. Avvikling av de høytliggende energinivåene til Sr + skjer da på grunn av kollisjoner med de gjenværende frie elektronene i plasmaet . Denne kaskaden av rekombinerte elektroner, nedover Sr + energinivåene , fortsetter fritt til 6 2 S-nivået er nådd. Den nedovergående overgangen over det relativt store energigapet, 6 2 S-5 2 P, fungerer som en flaskehals for elektronutjevningsprosessen, som vanligvis går raskere for tett plasserte nivåer. En populasjonsinversjon bygger seg derfor opp i 6 2 S 1/2 øvre lasernivå. Inversjon oppstår mellom dette og 5 2 P 3/2 lavere lasernivå, som blir ryddet til det metastabile og bakkenivå også ved kollisjoner med elektroner.

Referanser