Двухуровневый газовый лазер с поперечной диодной накачкой

Аннотация: Теоретически исследован новый метод генерации лазерного излучения двухуровневой системой без инверсии населенностей в “красном” крыле ее спектральной линии при резонансном поглощении широкополосного излучения лазерных диодов накачки. Двухуровневой системой моделируются атомы активного газа, находящегося в атмосфере буферного газа высокого давления. Эффект обусловлен тем обстоятельством, что в “красном” крыле спектральной линии вероятность вынужденного испускания превышает вероятность поглощения, если однородное уширение из-за взаимодействия частиц с буферным газом существенно превышает естественное (при больших давлениях буферного газа). Получены аналитические формулы, описывающие работу двухуровневого газового лазера при поперечной диодной накачке. Установлено, что эффективность преобразования излучения накачки в лазерное излучение тем больше, чем длиннее активная среда, выше давление буферного газа и интенсивность излучения накачки и чем меньше ширина спектра излучения накачки. В достаточно длинной активной среде (длина среды в 50 раз превышает ее ширину) эффективность преобразования может достигать 44% при давлении буферного газа 5 атм, интенсивности излучения диодов накачки 3 кВт/см² и полуширине его спектра 1 см^-1. Двухуровневый газовый лазер с поперечной диодной накачкой способен генерировать непрерывное оптическое излучение с очень высокой (до 100 кВт) мощностью. Частота лазерного излучения может перестраиваться на несколько десятков см^-1.

Ключевые слова: двухуровневая система, безынверсное усиление излучения, диодная накачка, столкновения, коэффициенты Эйнштейна, крыло спектральной линии.