Техника - молодёжи 1963-04, страница 43

ГАЗОВЫЕ ^чл*^{н лит}°^{вкеАинения} И ЖИДКОСТНЫЕ

ЛАЗЕРЫ

В начале 1961 года в одной из лабораторий произошло удивительное событие. Из мерцающей красноватым светом стеклянной трубки длиной около метра вырвался невидимый инфракрасный луч толщиной с карандаш. Самое замечательное ■ том, что это излучение было непрерывным, Заработал первый в мире газовый лазер. Сделали его американские физики Джаван, Беннет и Хэрриотт,

Это было крупной победой ученых, занимающихся проблемой лазеров,

Все кристаллические лазеры, известные до сих пор, работали очень короткими импульсами (порядка 0,0005 сек.) с периодичностью всего несколько импульсов • минуту, Это значит, что львиную долю времени — 99,9% — лазер ничего не излучает, то есть попросту «бездельничает». А хотелось бы получить непрерывное излучение, тогда эффективность применения лазерое значительно повысилась бы. Но рубиновые лазеры, работающие непрерывно, появились недавно. На пути к их созданию стоит серьезное препятствие. Выяснилось, что даже ■ импульсном режиме эти лазеры перегреваются и а работе отказывают.

Все дело в принципе действия, Энергия в маленький кристалл, например, рубина «накачивается» излучением импульсной электронной лампы мощностью около 1 ООО вт, Лампа испускает мет в широком диапазоне длин воли, а используется фактически лишь небольшая часть излученной знергии. Ведь для возбуждения моноа хрома (см. наш журнал N8 9 за 1961 год) необходимы фотоны света только определенной длины волны — 5 600 ангстрем. От остального излучения избавиться не удается, и через некоторое время оно нагревает кристалл. Атомы в кристаллической решетке начинают интенсивно колебаться, а это препятствует нормальной работе лазера. Здесь не помогают даже такие охладители, как жидкий азот.

Иное дело — газовый лазер: «подкачка» энергии осуществляется совсем другим способом, Лишней, ненужной энергии здесь уже нет. Генератор,

дающий переменное напряжение частотой 30 мгц, зажигает в стеклянной трубке с газообразной смесью гелия и неона тлеющий электрический разряд мощностью 50 вт. Энергия электронов этого разряда после ряда превращений переходит в энергию непрерывного инфракрасного излучения на каждой из пяти длин волн: 11180, 11530, 11 600, 11900 и 12 070 ангстрем. У газового лазера на торцах стеклянной трубки установлены зеркала с очень высоким коэффициентом отражения, Изготовление таких зеркал представляло сложную техническую задачу. Пришлось затратить много труда, чтобы нанести на стекло 13-слойное покрытие из специального отражающего диэлектрического материала. В отличие ат серебряного это покрытие при длительной эксплуатации не ухудшает своих отражательных свойств, что особенно важно * случае непрерывно работающих лазеров.

У газового лазера полоса испускаемого света намного уже, чем у рубинового. Если для рубинового ширина полосы излучаемых длин составляет 0,02 ангстрема, то у газового она сужается в миллион раз. А это открывает захватывающие перспективы. Когда будут созданы специальные модулирующие устройства, появится возможность с помощью одного пучка света передавать столько же информации, сколько по всем существующим ныне каналам радиосвязи.

Необычайно острая направленность излучения газовых лазеров обеспечит им широкое применение в космосе при гигантских расстояниях. Инфракрасное излучение газового лазера заменит радиоволны в космических локаторах слежения. В локаторе уже используются волны длиной 11 530 ангстрем — это самое интенсивное излучение гелиево-неонового лазера.

За последнее время диапазон длин волн излучения газовых лазеров значительно расширился. В августе 1962 года появилось сообщение, что разработаны первые образцы лазеров, работающих на чистых благородных газах (а не на смеси, как у гелиево-неоново-го лазера). Образцы лазеров, использующих гелий, неон, аргон, криптон и ксенон, испускают 14 длин волн. Новый метод, однако, не позволяет получать значительные мощности выходного излучения. Изготовлен также газовый лазер, работающий на волне длиной

6 328 ангстрем, — это красный участок видимой области спектра.

Как у твердых, так и у газовых лазеров система «подкачки» энергии довольно сложна и громоздка. Поэтому очень привлекательным является пока еще не осуществленный проект жидкостного лазера, в котором будет использоваться только энергия, выделяющаяся при химическом взаимодействии двух жидких веществ, Такой лазер был бы очень компактен и надежен в работе. В этом направлении многие лаборатории ведут интенсивные поиски.

В августе 1962 года появилось сообщение: создан первый жидкостный лазер. Правда, в этом лазере используется не химическая энергия, Он «накачивается» ультрафиолетовым светом, то есть система «подкачки» осталась такой же, как и у лазеров на твердом теле. Тем не менее это шаг вперед в создании жидкостных лазеров, в которых будет использована только химическая энергия. Активным веществом лазера является соединение тербия, растворенное в органической жидкости, состав которой хранится в секрете, Пока что жидкость продается по довольно дорогой цене — 37,5 доллара за 25 см'¹. Лазеры отпускаются аразлив!

Жидкостный лазер работает при низкой температуре и испускает зеленый свет длиной волны 5 460 ангстрем. Для излучения тербия характерно хорошев проникновение через морскую воду, что важно для использования этого жидкостного лазера в подводной связи.

Эксперименты над газовыми и жидкостными лазерами продолжаются.

ЧТО ЧИТАТЬ ПО СТАТЬЯМ ЭТОГО HOMEPAi

Большая химия - завтра

Б у щ у с в В., Уваров Г., Советская химическая промышленность в текущем семилетии. М., Зкономиздат, 1962.

Механика узнавания

Глезер В. Д., Цуккерман И. И., И^ю^ма^ия и зрение, М., Изд-во АН

Гааоаыо и жидкостные пааоры

Ш а в л о в А., Фогель С., Д а л-б е р д ж е р Л., Оптические квантовые генераторы. М., Изд-во иностранной литературы, 1962.

Надежные хранилища под землей

И в а и ц о в О. М., Подземное хранение жидких углеводородных газов. М., Гостоптехиздат, 1961.

ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ1 В связи с увеличением тиража в редакцию журнала обращаются читатели с просьбой о подписке.

Сообщаем, что подписку редакция не производит, По этому вопросу следует обращаться * городские и районные отделы «Союзпечати».

Значительное количество номеров журнала поступает в розничную продажу,

Посмотрите на цветную вкладку. В верхней части — схема газового лазера. В стеклянной трувив — газовая смесь гелия и неона. Наеосы вакуумной системы откачивают из трубки еоэдух, а затем в трубку из баллонов черев смесительную камеру напускается гелий и ивон, Генератор возбуждения создает в трубив элви-тричвсиий разряд.

Механизм «подкачки» лазера показан на вкладке внизу. Электроны, возникши* а результате газового разряда, сталкиваются с атомами гелия и отдают им свою энергию. Поглотив эту энергию, гелий переходит на верхний энергетичееиий уровень. Это можно пояснить с помощью простой механической аналогии — обыкновенного блока (1s 2). Далее атом гелия сталкивается с атомом неона, отдает ему свою энергию и возвращается обратно в основное состояние. Теперь возбужден атом неона (3; 4). Но он недолго пребывает в возбужденном состоянии и «опускается» на нижний энергетический уровень, испуская фотон (5; в). Фотон после многократного «блуждания» между зеркалами выходит иэ лазера через полупрозрачное зеркало. Как вы сами понимаете, у художника не нашлось краски, чтобы изобразить невидимый инфракрасный луч. Поэтому он нарисовал луч красным.

37