Юный техник 1981-09, страница 13

импульсе, во время вспышки. Но... вспышки в кристаллах очень коротки и во времени далеко отстоят друг от друга. Отсюда низкий КПД и относительно небольшая средняя мощность лазера.

И тогда пришла мысль попробовать заменить газ... газом, правда, необычным. Теоретические работы, рассмотревшие электронную структуру металлов, предсказали, что пары меди, золота, висмута и некоторых других тяжелых металлов способны вести себя в импульсных лазерах гораздо эффективнее газов. Расположение и конфигурация верхних электронных уровней их атомов таковы, что электроны при взаимодействии со светом легче возбуждаются, отдавая кванты, и нарастающая лавина квантов должна оказаться более мощной.

Чтобы перевести металл в парообразное состояние, нужна температура свыше тысячи градусов. Получить ее вроде бы несложно. Достаточно намотать на трубку лазера нагревательную спираль и пропустить ток. Температура зависит от тока, как известно, по квадратичному закону. Дал, к примеру, ток пять ампер — температура триста градусов, увеличил ток вдвое — уже тысяча двести. Так в лазере можно испарить, скажем, несколько . граммов меди, подать на электроды импульсы напряжения, лазер должен заработать... На деле все не так просто.

Обмотки нагревателя на воздухе горели, испарялись ещё быстрее меди. Несколько часов — и нужно менять нагреватель. Трубку лазера закрепили в другой трубке, откачали из них воздух и заполнили инертным газом, но... стоило нагреть внутреннюю трубку, как она лопнула. Нагрев заставил ее расшириться на несколько миллиметров, а подвеска оказалась жесткой.

Ученым-физикам пришлось стать конструкторами и перепробовать несколько вариантов крепления трубки, пока не нашли подходящий. Он давал возможность трубке расширяться, удлиняться и в то же время жестко фиксировал ее положение. Потом пришлось подбирать новый материал для трубки: при работе с тугоплавкими металлами стекло становилось мягче пластилина. На эту роль подошла алюминиевая керамика. Первые же пробные пуски новой установки показали: «паровой» лазер работает!

Итак, почти все проблемы были решены... кроме главной. Коэффициент полезного действия оставался низким. Нагревающая лазерную трубку печь потребляла мощность такую же, как и разряд, инициирующий генерацию лазера.

Эксперименты продолжались. Однажды ученые подметили необычную особенность: при повышении частоты импульсов тока, пропускаемого через трубку, начинает гореть теплоизоляция, которой покрыта трубка лазера. Значит, температура внутри прибора растет. Почему? Печка здесь ни при чем — она не может дать температуру выше той, на которую рассчитана. Но откуда тогда берется лишнее тепло?!

Стали разбираться. Обе трубки — внешняя и внутренняя — заполнены инертным газом (смотрите схему установки). Разряд тока в газе, естественно, вызывает разогрев. Но, может быть, чем чаще следуют разряды, тем больше нагревается трубка? Провели новые эксперименты. Так и есть: нагрев растет с увеличением частоты импульсов подаваемого в трубку напряжения.

Но тогда нужна ли печь этому лазеру вообще? Быть может, достаточно будет тепла, которое выделится в газе, если повысить частоту импульсов?

11