Plynová výbojka je umiestnená v optickom rezonátore, ktorý je tvorený zrkadlami s interferenčným povlakom. Zrkadlá sú upevnené v prírubách, ktorých konštrukcia umožňuje otáčanie zrkadiel pri nastavovaní otáčaním nastavovacích skrutiek v dvoch na seba kolmých rovinách. Plynná zmes je excitovaná privedením vysokofrekvenčného napätia z napájacieho zdroja na elektródy. Zdrojom je vysokofrekvenčný generátor, ktorý generuje elektromagnetické oscilácie s frekvenciou 30 MHz s použitím niekoľkých desiatok wattov.

Napájanie plynovým laserom je rozšírené DC pri napätí 1000...2000 V, získanom pomocou stabilizovaných usmerňovačov. V tomto prípade má plynová výbojka vyhrievanú a studenú katódu a anódu. Na zapálenie výboja v trubici sa používa elektróda, na ktorú je privedené impulzné napätie asi 12 kV. toto napätie sa získa vybitím kondenzátora s kapacitou 1...2 μF cez primárne vinutie impulzného transformátora.

Výhodou hélium-neónových laserov je koherencia ich žiarenia, nízka spotreba energie (8...10 W) a malé rozmery. Hlavnými nevýhodami sú nízka účinnosť (0,01...0,1 %) a nízky výstupný výkon, nepresahujúci 60 mW. Tieto lasery môžu pracovať v pulznom režime, ak sa na budenie používa pulzné napätie s vysokou amplitúdou s trvaním niekoľkých mikrosekúnd. Hlavné oblasti praktické uplatnenie hélium-neónové lasery - Vedecký výskum a meracej techniky.

Z iónových laserov je najpoužívanejší argónový laser s kontinuálnou vlnou s vlnovou dĺžkou 0,48 mikrónu. Ióny argónu vznikajú v bunke v dôsledku ionizácie neutrálnych atómov Ag II prúdom vysoká hustota(~103 A/cm3).

Inverzia populácie v takomto laseri medzi horným (4 p) a takto vznikajú nižšie (4s) pracovné stupne. Úroveň 4 p, ktoré majú dlhšiu životnosť v porovnaní s hladinou 4s, sú osadené argónovými iónmi v dôsledku zrážok s rýchlymi elektrónmi v plynovom výboji v dôsledku prechodov excitovaných iónov zo skupiny hladín nad 5. p. Zároveň úroveň 5 p, vlastniť veľmi krátka dobaživota, sa rýchlo vyčerpá v dôsledku návratu iónov do základného stavu. Keďže existuje 5 úrovní p, 5 s, 4 p pozostávajú zo skupín podúrovní, generovanie môže prebiehať súčasne na niekoľkých vlnových dĺžkach: od 0,45 do 0,515.

V súčasnosti sú argónové iónové lasery najvýkonnejšími zdrojmi súvislého koherentného žiarenia v ultrafialovom a viditeľnom spektrálnom rozsahu. Širokému používaniu vysokovýkonných argónových laserov bráni ich vysoká cena, zložitosť, nízka účinnosť (~0,1 %) a vysoká spotreba energie (3...5 kW).

STRUČNÝ HISTORICKÝ PREHĽAD

Prvé výpočty týkajúce sa možnosti vytvorenia laserov a prvé patenty sa týkali hlavne plynových laserov, od r energetické hladiny a podmienky excitácie sú v tomto prípade zrozumiteľnejšie ako pre látky v pevnom skupenstve. Ako prvý bol však objavený rubínový laser, hoci čoskoro potom vznikol aj plynový laser. Na konci roku 1960 Javan, Bennett a Herriott vytvorili hélium-neónový laser pracujúci v infračervenej oblasti na množstve čiar v oblasti 1 mikrónu. Počas nasledujúcich dvoch rokov bol vylepšený hélium-neónový laser a boli objavené ďalšie plynové lasery pracujúce v infračervenej oblasti, vrátane laserov využívajúcich iné vzácne plyny a atómový kyslík. Najväčší záujem o plynové lasery však vyvolalo objavenie generácie hélium-neónového lasera na červenej čiare 6328 A za podmienok, ktoré sa len málo líšili od podmienok, za ktorých sa získavala generácia pri prvom plynovom laseri. Získanie laseru vo viditeľnej oblasti spektra podnietilo záujem nielen o hľadanie ďalších prechodov tohto typu, ale aj o laserové aplikácie, pretože bolo objavených veľa nových a neočakávaných javov a laserový lúč dostal nové aplikácie ako laboratórny prístroj. Dva roky, ktoré nasledovali po otvorení generácie na linke 6328 A, boli bohaté na udalosti veľké množstvo technické vylepšenia zamerané najmä na dosiahnutie väčšieho výkonu a väčšej kompaktnosti tohto typu lasera. Medzitým pokračovalo hľadanie nových vlnových dĺžok a bolo objavených veľa infračervených a niekoľko nových prechodov vo viditeľnej oblasti spektra. Najdôležitejším z nich je Mathiasov objav pulzných laserových prechodov v molekulárnom dusíku a oxide uhoľnatém.

Ďalší najviac dôležitá etapa Vývoj laserov bol zrejme spôsobený Bellovým objavom na konci roku 1963. laser pracujúci na ortuťových iónoch. Hoci samotný ortuťový iónový laser nesplnil počiatočné nádeje na produkciu vysokých CW výkonov v červenej a zelenej oblasti spektra, tento objav naznačil nové režimy výboja, v ktorých by bolo možné detegovať laserové prechody vo viditeľnej oblasti spektra. Hľadanie takýchto prechodov sa uskutočnilo aj medzi inými iónmi. Čoskoro sa zistilo, že ióny argónu sú najlepší zdroj laserové prechody s vysokým výkonom vo viditeľnej oblasti a že z nich možno získať laser v kontinuálnom režime. Ďalšie vylepšenia argónového lasera s kontinuálnou vlnou viedli k najvyššiemu možnému výkonu vo viditeľnej oblasti. Výsledkom hľadania bolo zistenie generovania na 200 iónových prechodoch, sústredených najmä vo viditeľnej a tiež v ultrafialovej časti spektra. Takéto pátrania sa zjavne ešte neskončili; v časopisoch o aplikovanej fyzike a v technické časopisyčasto sa objavujú správy o generovaní na nových vlnových dĺžkach,

Medzitým sa technické vylepšenia laserov rýchlo rozšírili, čím sa odstránili mnohé z magických trikov prvých návrhov hélium-neónových a iných plynových laserov. Bennettov výskum takýchto laserov pokračoval, až kým nebol vytvorený hélium-neónový laser, ktorý by sa dal namontovať na obyčajný stôl s úplnou istotou, že laser bude fungovať tak, ako sa očakávalo, keď bol navrhnutý. Neskúmal sa ani argónový iónový laser; veľké množstvo pôvodných diel Gordona Bridgesa však umožňuje v rozumných medziach predpovedať možné parametre takéhoto lasera.

Pre minulý rok objavilo sa číslo zaujímavé diela na plynových laseroch, ale na určenie ich relatívnej hodnoty je priskoro. Na prekvapenie všetkých bol najdôležitejším úspechom objav Patela o generovaní stimulovanej emisie v CO2 v pásme 1,6 μ s vysokou účinnosťou. Výstupný výkon týchto laserov možno zvýšiť na stovky wattov, čo sľubuje otvorenie úplne novej oblasti laserových aplikácií.
Zoznam použitej literatúry:

encyklopedický slovník mladý fyzik (šéfredaktor Migdal A.B.)

Moskva „Pedagogika“ 1991

N.M. Shakhmaev, S.N. Shakhmaev, D.Sh. Chodiev „Fyzika 11“

Moskva „Osvietenie“ 1993

O.F. Kabardin „Fyzika“ Moskva „Osvietenie“ 1988

„Plynové lasery“ (vyd. N.N. Sobolev) Moskva „Mir“ 1968

"Základy laserovej technológie" Bayborodin Yu. V. 2. vydanie, K.: 1988, 383 s.

Inverzia populácie v laseroch sa vytvára rôznymi spôsobmi. Najčastejšie svetelné ožiarenie (optické čerpanie), elektrický výboj, elektriny, chemické reakcie.

Na prechod z režimu zosilnenia do režimu generovania svetla používa laser, ako každý generátor spätná väzba. Spätná väzba v laseri sa uskutočňuje pomocou optického rezonátora, ktorým je v najjednoduchšom prípade dvojica paralelných zrkadiel.

Schematický diagram lasera je znázornený na obr. 6. Obsahuje aktívny prvok, rezonátor a zdroj čerpadla.

Laser funguje nasledovne. Po prvé, zdroj pumpy (napríklad výkonná záblesková lampa), pôsobiaci na pracovnú látku (aktívny prvok) lasera, v ňom vytvorí populačnú inverziu. Potom obrátené médium začne spontánne vyžarovať svetelné kvantá. Pod vplyvom spontánneho žiarenia začína proces stimulovanej emisie svetla. V dôsledku populačnej inverzie má tento proces lavínovitý charakter a vedie k exponenciálnemu zosilneniu svetla. Prúdy svetla pohybujúce sa v bočných smeroch rýchlo opúšťajú aktívny prvok bez toho, aby mali čas získať významnú energiu. Súčasne svetelná vlna šíriaca sa pozdĺž osi rezonátora opakovane prechádza aktívnym prvkom a neustále získava energiu. V dôsledku čiastočného prenosu svetla jedným zo zrkadiel rezonátora je žiarenie vyvedené von a vytvára laserový lúč.

Obr.6. Schematický diagram lasera. 1- aktívny prvok; 2- čerpací systém;

3- optický rezonátor; 4 - generované žiarenie.

§5. Návrh a prevádzka hélium-neónového lasera

Obr.7. Schematický diagram héliovo - neónového lasera.

1). Laser pozostáva z plynovej výbojky T s dĺžkou od niekoľkých desiatok cm do 1,5-2 m a vnútorným priemerom 7-10 mm. Skúmavka je naplnená zmesou hélia (tlak ~1 mm Hg) a neónu (tlak ~0,1 mm Hg). Konce trubice sú uzavreté planparalelnými sklenenými alebo kremennými doskami P1 a P2, inštalovanými v Brewsterovom uhle k jej osi. To vytvára lineárnu polarizáciu laserového žiarenia s elektrickým vektorom rovnobežným s rovinou dopadu. Zrkadlá S1 a S2, medzi ktorými je trubica umiestnená, sú zvyčajne sférické s viacvrstvovými dielektrickými povlakmi. Majú vysokú odrazivosť a prakticky neabsorbujú svetlo. Priepustnosť zrkadla, cez ktoré laserové žiarenie prevažne vystupuje, je zvyčajne 2%, ostatné - menej ako 1%. Medzi trubicovými elektródami sa aplikuje konštantné napätie 1-2 kV. Katóda K elektrónky môže byť studená, ale na zvýšenie výbojového prúdu sa používajú aj elektrónky s dutou valcovou anódou, ktorej katóda je ohrievaná zdrojom nízkeho napätia. Výbojový prúd v trubici je niekoľko desiatok miliampérov. Laser generuje červené svetlo s vlnovou dĺžkou =632,8 nm a dokáže generovať aj infračervené žiarenie s vlnovými dĺžkami 1,15 a 3,39 mikrónov (pozri obr. 2). Potom je ale potrebné mať koncové okná priepustné pre infračervené svetlo a zrkadlá s vysokou odrazivosťou v infračervenej oblasti.

2). Lasery využívajú stimulovanú emisiu na generovanie koherentných svetelných vĺn. Myšlienka tohto bola prvýkrát vyjadrená v roku 1957 A.M. Prochorov, N.G. Basov a nezávisle od nich C. Towns. Komu účinná látka premeniť laser na generátor svetelných vibrácií, je potrebné vykonať spätnú väzbu. To znamená, že časť vyžarovaného svetla sa musí neustále vracať do zóny účinnej látky a spôsobovať stimulovanú emisiu ďalších a ďalších nových atómov. Na tento účel sa účinná látka umiestni medzi dve zrkadlá S1 a S2 (pozri obr. 7), ktoré sú spätnoväzbovými prvkami. Lúč svetla, ktorý podlieha viacnásobným odrazom od zrkadiel S 1 a S 2, mnohokrát prejde účinnou látkou, pričom zosilnie v dôsledku nútených prechodov z najvyššej energetickej hladiny " 3 na vyššiu. nízky level " 1. Získa sa otvorený rezonátor, v ktorom zrkadlá zabezpečujú viacnásobný prechod (a tým zosilnenie) svetelného toku v aktívnom médiu. V skutočnom laseri musí byť časť svetla, aby mohla byť použitá, uvoľnená z Pre tento účel je jedno zo zrkadiel, napríklad S 2, vyrobené ako priesvitné.

Takýto rezonátor bude svetlo nielen zosilňovať, ale aj kolimovať a monochromatizovať. Pre jednoduchosť najskôr predpokladáme, že zrkadlá S 1 a S 2 sú ideálne. Potom budú lúče, rovnobežné s osou valca, prechádzať cez účinnú látku tam a späť neobmedzený počet krát. Lúče pohybujúce sa šikmo však nakoniec dopadnú na bočnú stenu valca, kde sa rozptýlia alebo vyjdú von. Je teda jasné, že lúče šíriace sa rovnobežne s osou valca budú maximalizované. To vysvetľuje kolimáciu lúčov. Samozrejme, nie je možné získať striktne paralelné lúče. Tomu bráni difrakcia svetla. Uhol divergencie lúčov nemôže byť v zásade menší ako difrakčný limit  D, Kde D- šírka lúča. Avšak v najlepších plynových laseroch bola táto hranica takmer dosiahnutá.

Vysvetlime si teraz, ako prebieha monochromatizácia svetla. Nechaj Z- dĺžka optickej dráhy medzi zrkadlami. Ak 2 Z= m, teda po dĺžke Z Ak sa zmestí celé číslo polvln m, potom sa svetelná vlna opúšťajúca S 1 po prechode tam a späť vráti do S 1 v rovnakej fáze. Takáto vlna zosilnie počas druhého a všetkých nasledujúcich prechodov cez účinnú látku v smere dopredu a dozadu. Najbližšia vlnová dĺžka  , pre ktoré by malo dôjsť k rovnakému vylepšeniu, možno nájsť z podmienky 2 Z=(m1)( ). teda  = / m, teda  , ako by sa dalo očakávať, sa zhoduje so spektrálnou oblasťou Fabryho-Perotových interferometrov. Zoberme teraz do úvahy, že energetické hladiny " 3 a  " 1 a spektrálne čiary vznikajúce pri prechodoch medzi nimi nie sú nekonečne tenké, ale majú konečnú šírku. Predpokladajme, že šírka spektrálnej čiary emitovanej atómami je menšia ako rozptýlená oblasť zariadenia. Potom zo všetkých vlnových dĺžok emitovaných atómami podmienka 2 Z= m môže uspokojiť len jednu vlnovú dĺžku . Takáto vlna maximálne zosilnie. To vedie k zúženiu spektrálnych čiar generovaných laserom, teda k monochromatizácii svetla.

Základné vlastnosti laserového svetelného lúča:

    monochromatický;

    priestorová a časová súdržnosť;

    vysoká intenzita;

    slabá divergencia lúčov.

Vďaka svojej vysokej koherencii slúži hélium-neónový laser ako vynikajúci zdroj kontinuálneho monochromatického žiarenia na štúdium všetkých druhov interferenčných a difrakčných javov, ktorých realizácia s konvenčnými svetelnými zdrojmi vyžaduje použitie špeciálneho zariadenia.

Iónové lasery

Iónové lasery sú typom plynového lasera, v ktorom je horná úroveň obsadená dvoma po sebe nasledujúcimi zrážkami s elektrónmi v elektrickom výboji (ionizácia + excitácia). Energie iónov prevyšujú atómové energie, takže iónové lasery generujú vo viditeľnej a UV oblasti spektra.

Vďaka vysokej prúdovej hustote vo výbojovej trubici môžu byť ióny čerpané do katódy, takže je potrebný dodatočný obtok. Aby sa trubica nezničila pri bombardovaní rýchlymi iónmi, je vyrobená z keramiky a umiestnená v pozdĺžnom magnetickom poli vytvorenom solenoidom. Radiálne sa pohybujúce nabité častice zažívajú vychyľovací účinok Lorentzovej sily; v dôsledku toho sú ich trajektórie zakrivené, čím sa znižuje rýchlosť difúzie nábojov na steny. Príkladom je argónový laser, generujúci vo viditeľnej oblasti na čiarach l 1 = 488 im (modrá) a l 2 = 514,5 im (zelená).

Pri navrhovaní prevodových zariadení optické systémy Komunikačný inžinier nevyhnutne čelí potrebe vybrať zdroj žiarenia - optický kvantový generátor. Výber generátora závisí od konkrétnych podmienok použitia komunikačného systému: jeho umiestnenie (pozemné alebo vesmírne, mobilné alebo stacionárne možnosti), spektrálny rozsah prevádzky, pulzný alebo kontinuálny režim, požadovaný výstupný výkon, požadovaná divergencia lúča a stabilita frekvencie, účinnosť vysielača, životnosť generátora a životnosť servisu systému, typy modulácie a príjmu, potreba zohľadniť atmosféru atď. Každý z týchto faktorov je potrebné vziať do úvahy. Z najvšeobecnejších úvah možno uviesť tieto odporúčania: .

Plynové lasery majú vysokú monochromatickosť a frekvenčnú stabilitu, ako aj malý uhol divergencie lúča; môžu pracovať v kontinuálnom aj pulznom režime pri vysokých frekvenciách opakovania. Nevýhodou plynových laserov je nízka účinnosť (okrem laserov na oxid uhličitý) a pomerne veľké rozmery. Pevné lasery sa vyznačujú vysokým výkonom impulzov a schopnosťou získavať impulzy veľmi krátkeho trvania. Avšak ich prirodzené nevýhody - nízka účinnosť a ťažkosti pri implementácii nepretržitej prevádzky - do určitej miery obmedzujú ich použitie v komunikačných systémoch. Polovodičové lasery majú vysokú účinnosť, malé rozmery a schopnosť priamo modulovať prúd čerpadla. Avšak veľmi široké spektrum výstupného signálu a veľký uhol divergencie lúča bránia rozšírenej implementácii v optických komunikačných systémoch.

Pre širokopásmové optické komunikačné systémy sú najvhodnejšie hélium-neónové lasery, argónové iónové lasery, YAG: Nd 3+ (v hlavnom režime alebo so zdvojením frekvencie) a oxid uhličitý. V komunikačných systémoch s výkonom menším ako 100 mW, pre ktoré nie sú limitujúce rozmery lasera a nízka účinnosť, sú prijateľné hélium-neónové lasery s dobrými spektrálnymi vlastnosťami, nízkou divergenciou lúčov a dlhou životnosťou. V komunikačných systémoch s výstupným výkonom nad 100 mW sa za najvhodnejšie považujú argónové iónové lasery, YAG: Nd 3+ a CO 2 . Prvé dva lasery, hoci majú nízku účinnosť, môžu byť efektívne použité vo viackanálových komunikačných systémoch so zvýšenou priepustnosť, pracujúci v režime pulznej kódovej modulácie. Na to musia lasery vyžarovať v režime uzamknutia. Hlavnou prekážkou širokého používania laserov s oxidom uhličitým, ktoré majú vysokú účinnosť a poskytujú požadovanú úroveň výstupného výkonu, je potreba vyvinúť širokopásmové fotodetektory s chladením na príjem žiarenia s vlnovou dĺžkou 10,6 μm. Táto prekážka je teraz úspešne prekonaná.

  • podľa typu aktívneho média:

o pevné skupenstvo;

o plyn;

o kvapalina;

o polovodič;

o plazma.

  • podľa typu čerpania:

druhy čerpania:

o optické;

o elektrický výboj v plynoch;

o elektroionizácia;

o tepelný (plynodynamický);

o chemický.

2. Pevné lasery.

Pevné lasery sú tie lasery, ktoré používajú kryštalické alebo amorfné dielektrikum.

Hlavné vlastnosti pevnolátkových laserov:

  • vysoká koncentrácia častíc: až 10 19 a dokonca až 10 21 cm -3;
  • vysoká špecifická spotreba energie;
  • lasovanie na krátke dĺžky;
  • optická homogenita (nižšia ako plynové lasery);
  • šírka luminiscenčnej čiary (jednotky A° – desiatky A°),
  • Hlavným typom čerpania je optické čerpanie.

Aktívne médium pevnolátkových laserov:

Matrica (báza) + aktivátor (prímes).

Aktivátor je zvyčajne od zlomkov do niekoľkých percent vzhľadom na matricu.

Princíp činnosti pevnolátkových laserov.

V 2-úrovňovom systéme nemôže optické čerpanie vytvoriť inverziu.

V praxi sa používajú 3 alebo 4 úrovňové systémy.

Niekoľko úrovní možno použiť ako úroveň 3 v 3-úrovňovej schéme a úroveň 4 v 4-úrovňovej schéme.

4-úrovňový obvod má nižší prah generovania.

Ako matice používa sa široká trieda látok, najmä soli volfrámových, molybdénových a fluorovodíkových (H 2 WO 4, H 2 MoO 4, HF), korund Al 2 O 3, ytriové granáty Y3Me5012(Kde ja – Al, Cu, Fe), napríklad Y 3 Al 5 O 12 – YAG, sklá rôzneho zloženia.

Ako aktivátor – chróm, kobalt, nikel, titán, ako aj mnohé prvky vzácnych zemín.

Príklady účinných laserových médií:

Al203:Cr3+; Y3Al5012:Nd3+; CaF:Nd 3+; sklo: Nd 3+ atď. (pozri referenčnú knihu).

Aktívne prvky pevnolátkových laserov majú rôznych tvarov:

Najčastejšie sa používa forma a).

Optické čerpacie systémy pre pevnolátkové lasery.

Optický čerpací systém navrhnuté tak, aby vytvárali inverziu v aktívnych prostrediach.

Používa sa koherentné (laserové) čerpanie aj nekoherentné (lampa) čerpanie.

V prípade nekoherentného (lampa) čerpania pozostáva optický čerpací systém z zdroj optického žiarenia(špeciálna lampa), iluminátor(reflektor) a elektrické napájanie, napájajúci zdroj optického žiarenia.

Napríklad môže zahŕňať optický čerpací systém nasledujúce prvky:

  1. zosilňovací tranzistor;
  2. usmerňovač;
  3. kapacita (kapacitné úložisko);
  4. čerpacia lampa;
  5. iluminátor;
  6. systém zapaľovania blesku;
  7. aktívny prvok.

Používajú sa špeciálne bleskové lampy, ako aj nepretržité lampy.

Energia čerpadla by nemala presiahnuť maximálny energetický limit pre lampu.

U c

Systém zapaľovania ( 6 ) riadi okamih, v ktorom sa začne čerpanie (výboj v lampe).

Čerpadlové lampy majú najčastejšie tvar valca s elektródami ( ryža. 4). Keďže lampa vyžaruje vo všetkých smeroch, veľmi malá časť jej žiarenia dosiahne aktívny prvok ( ryža. 5). Preto je potrebný reflektor (iluminátor), ktorý by smeroval čo najviac žiarenia na aktívny prvok. Príkladmi takýchto iluminátorov sú eliptický valec ( ryža. 6) a kruhový valec ( ryža. 7), ktorých vnútorné povrchy majú vysoké koeficienty odrazu.

V prípade vysokovýkonných laserov je potrebné čerpanie viacerých lámp a prvok s veľkým priemerom. Zapnuté ryža. 8 Symboly takéhoto systému sú schematicky znázornené pozdĺž stredovej osi, na ktorej je umiestnený aktívny prvok (napr.) a pozdĺž ohniskových línií polelipsy - lampa čerpadla (p.l.):

Čerpací systém musí poskytovať:

o vysoká účinnosť prenosu žiarenia z lampy čerpadla na aktívny prvok;

o vysoká homogenita (rovnomernosť) čerpania v objeme aktívneho prvku (ako po dĺžke, tak aj v priereze).

Nerovnomerné optické čerpanie aktívneho prvku (najmä v priereze) vedie k termo-optickému skresleniu v dôsledku nerovnomerného zahrievania a výrazne ovplyvňuje vyžarovacie charakteristiky laserov (prah lasera, uhlová divergencia, energia žiarenia) a môže dokonca viesť k zlyhaniu laseru. . Termooptické skreslenia vznikajú v dôsledku závislosti indexu lomu na prestupe tepla a jeho nerovnomernosti v aktívnom prvku.

Výskyt termo-optických skreslení je ekvivalentný zmene konfigurácie rezonátora, pretože optická dĺžka rezonátora je rovná .

V pevnolátkových laseroch sa termo-optické efekty výrazne prejavujú od indexu lomu n veľmi závislé od teploty T. Zapnuté ryža. 9 ukazuje prípad, keď centrálna oblasť aktívneho prvku má vyššiu teplotu (zatienená) v porovnaní s periférnou oblasťou.

Zapnuté ryža. 10 ukazuje možný prípad nerovnomerného čerpania (a následne teploty) aktívneho prvku pri izotropnom osvetlení jeho valcového bočného povrchu. Cylindrický aktívny prvok sa správa ako valcová šošovka.

Okrem nerovnomerného čerpania je výskyt termo-optických skreslení v pevnolátkových laseroch spôsobený ochladzovaním bočného povrchu, pretože tepelná vodivosť je obmedzená a centrálna časť aktívneho prvku bude mať vyššiu teplotu ako bočný povrch. .

Na zvýšenie rovnomernosti čerpania sa používa najmä takzvaný ponorný plášť.

Zvyšuje tiež hustotu energie čerpadla v aktívnom prvku, pretože sa zvyšuje veľkosť prierezu, ktorý „zachytáva“ žiarenie čerpadla.

Tento škodlivý jav „požiera“ inverziu a znižuje generačnú energiu v smere hlavného žiarenia, to znamená, že zhoršuje charakteristiky žiarenia.

Na boj proti nemu sa používajú ponorné škrupiny a zdrsnený je aj bočný povrch (úplne alebo čiastočne - pás a krúžky) aktívneho prvku.

Nevýhodou čerpania lampy je, že jej spektrum je oveľa širšie ako absorpčné pásy ( ryža. 13).

Pomocou koherentného (laserového) čerpania je možné žiarenie čerpadla dokonale prispôsobiť absorpčným pásom.

Súdržné čerpanie je z pohľadu zhody spektra najefektívnejšia. Polovodičové lasery sa najčastejšie používajú na koherentné čerpanie pevnolátkových laserov. Príklad takéhoto čerpania je uvedený v Obr. 14.

  1. napájanie polovodičového lasera;
  2. polovodičový laser;
  3. zodpovedajúca optika;
  4. napumpovaný t.t. laser.

Uvažujme ako príklad prevádzkové obvody niektorých pevnolátkových laserov.

Laser na rubíne.

Al203:Cr3+- rubín, kde sa ako aktívne centrá využívajú ióny chrómu Cr 3+, zavedený ako aktivátor do matrice Al203. Laser pracuje podľa trojúrovňovej schémy znázornenej na obrázku Obr.15.

Generovaná energia na jeden impulz – až 100 J.

Laser na neodymovom skle.

Aktívnym médiom lasera je sklo rôzneho zloženia, kde sú ako aktívne centrá použité neodýmové ióny Nd 3+, zavedený ako aktivátor do sklenenej matrice, ktorej laser pracuje podľa štvorstupňovej schémy znázornenej na ryža. 16.

YAG laser.

Aktívne médium lasera je Y3Ai5012:Nd- ytrium - hliníkový granát, kde sú ako aktivátor použité neodýmové ióny ( Nd 3+), zavedený do YAG ako aktivátor. Činnosť lasera je podobná ako pri lasere z neodýmového skla. Laser pracuje podľa štvorúrovňovej schémy.

Generovanie v nepretržitom režime je možné (až do 500 W-1 kW).

Pevné mikrolasery.

Miniatúrne pevnolátkové lasery je možné implementovať pri vysokých koncentráciách častíc - až 10 21 cm -3 (desiatky - stokrát viac ako v YAG a skle). Čerpanie je realizované LED diódami alebo polovodičovými lasermi (koherentné čerpanie).

Materiály, ktoré umožňujú zavedenie vysokej koncentrácie aktivátora:

  • Petnofosfát neodýmu NdP5014;
  • neodymiumtetrofosfát draselný KNdP 4 O 12;
  • boritan hlinitý neodým NdAl3 (BO 3) 4;
  • lítiumtetrofosfát neodýmu LiNdP4012;

Pulzný výkon - niekoľko W, .

Môžu poskytovať jednorežimový laser a konkurovať polovodičovým laserom. Môžu pracovať v stabilnom jednofrekvenčnom režime, poskytujú vysokú koherenciu a monochromatické žiarenie a nízku teplotnú závislosť.

  • gadolínium-scandium-gálium granáty (GSGG) atď.

V oblasti okuliarov sa za najperspektívnejšie považujú sklá KNPS (lítium neodymium lantan fosfátové sklá). Koncentrácia Nd do 10 21 cm -3.

Laditeľné pevnolátkové lasery.

Laditeľné pevnolátkové lasery sú rozdelené do 3 skupín:

1. Kryštály aktivované iónmi prechodných prvkov.

Príklady:

alexandrit BeAl204:Cr3+(0,70-0,82 um);

· Al203:Ti3+(0,68-0,93 mikrónov);

· KZn 3:Cr 3+(0,78-0,86 mikrónov);

· ZnWO4:Cr3+(0,9-1,1 mikrónu).

2. Lasery na farebných centrách (LCC).

Farebné centrá (CO) sú defekty v kryštálovej mriežke, ktoré absorbujú svetlo v spektrálnej oblasti, kde nedochádza k žiadnej vnútornej absorpcii kryštálu ( ryža. 17).

Poruchy kryštálovej mriežky:

· voľné miesta (ióny odstránené z miest kryštálovej mriežky);

· intersticiálne ióny;

· atómy nečistôt;

Farebné stredy majú rôzne označenia v závislosti od typu defektu. Napríklad centrá spôsobené aniónovými vakanciami, ktoré zachytávajú elektróny, sa nazývajú f centrá.

Pracujú podľa 4-úrovňovej schémy, majú nízky prah excitácie a širokopásmové absorpčné a luminiscenčné spektrum.

Zapnuté ryža. 17 je znázornená možná štruktúra energetických hladín pevnolátkového lasera v centrách farieb.

CW lasery využívajú laserové čerpanie. CO lasery môžu generovať subnanosekundové impulzy.

Ladenie 0,7-3,3 µm.

· LiF (0,62-1,25 um);

· NaF (0,99-1,4 um);

· RbCl:Li (2,55-3,28 µm)

V súčasnosti sa zdokonaľujú lasery na drahokamy a polodrahokamy (diamant, zafír, alexandrit).

3. Pevno-kvapalné lasery .

Pevné lasery sú široko používané v mnohých oblastiach vedy a techniky, vrátane medicíny.

Pulzné YAG lasery sú široko používané (najmä) v medicíne:

s holmiom Ho (λ = 2,1 um);

s erbiom Er (λ =2,79-2,9 mikrónov) – najlepšia absorpcia vo vode;

· s tuliom Tm (λ =1,96-2,01 um).

V chirurgii okrem toho:

· YAG: ( λ =1,06 um);

· YAG: ( λ =1,32 um);

· KDR-532 ( λ = 0,532 um).

Základom pre vytvorenie širokej škály medicínskych laserov môžu byť kryštály skandiových granátov s obsahom chrómu:

· ISGG:Cr-Nd (ytrium-scandium-gálium granát).

Miniatúrne lasery na báze erbiového skla (chróm-ytterbium-erbiové sklo)

LGS-X λ = 1,54 um.

Plynové lasery.

Plynové lasery sa nazývajú lasery, ktorých aktívne médium je v plynnom stave. Môžu to byť samotné plyny alebo pary kvapalných alebo pevných látok.

Kľúčové vlastnosti:

· vysoká homogenita aktívneho média;

· vysoký stupeň monochromatičnosti a koherencie žiarenia v dôsledku menšej interakcie častíc.

Vzhľadom na čiarové spektrá (úzke pásy) absorpcie sa optické čerpanie používa len zriedka.

Najrozšírenejšie je čerpanie pomocou elektrického výboja (samo- aj nesamosprávneho), ako aj chemického a tepelného (plynodynamického) čerpania.

Konštrukcia aktívneho média je článok (napríklad trubica), v ktorom je plynné médium a okná článku sú často naklonené v Brewsterovom uhle k osi článku, aby sa znížili Fresnelove straty na oknách. (pozri obr. Obr.18)

1. kyveta naplnená plynom.

2. Okná Brewster (nainštalované pod uhlom Brewster i Br). i Br = arktan n,
Kde n- relatívny index lomu materiálu okna.

V tomto prípade žiarenie polarizované v rovine dopadu nezaznamená Fresnelov odraz na oknách a bude mať najmenšie straty v rezonátore. Práve pri tejto polarizácii sa bude generovať žiarenie, teda žiarenie bude lineárne polarizované.

Plynové lasery sa delia na:

· atómová (používajú sa neutrálne atómy);

· molekulárne (používajú sa neutrálne molekuly);

· iónové (používajú sa ióny).

V závislosti od typu čerpania sa plynové lasery delia na:

· Plynovo-elektrický výboj (nezávislý elektrický výboj)

Elektroionizácia (nesamosprávny elektrický výboj)

· Plynovo-dynamické (tepelné čerpanie)

Chemické (chemické čerpanie)

Mechanizmy vytvárania inverzie v laseroch s plynovým výbojom.

Výtok plynu je súbor procesov spojených s prechodom elektrického prúdu cez plynné médium.

Pri výboji vzniká plynová výbojová plazma (špeciálne médium), ktorá sa vyznačuje výraznou koncentráciou nabitých a excitovaných častíc.

Plynové lasery využívajú žeravý výboj a oblúkový výboj. Využíva sa čerpanie jednosmerným prúdom, kontinuálne aj impulzné, ako aj vysokofrekvenčné budenie.

Nasledujúce procesy vedú k excitácii častíc a vzniku inverzie:

Priame elektronické budenie (neelastické zrážky elektrónov s časticami)

e+ A → e + A*

Stupňovité elektronické budenie

e+ A* → e + A**

Okrem týchto procesov, v prípade použitia pomocných (nečistotných) plynov, môžu byť tieto procesy doplnené o excitáciu hlavného plynu v dôsledku zrážok a rezonančnej výmeny energie medzi časticami pomocného a hlavného plynu:

e+ B = e + B*

B* + A = B = A*,

Kde A– častice hlavného plynu.

IN– častice pomocného plynu (nečistotný plyn).

Tento mechanizmus výrazne zvyšuje účinnosť vytvárania inverzie v laseroch s plynovým výbojom, pretože umožňuje selektívne osadenie horných pracovných (laserových) úrovní.

Nečistotné plyny sa navyše používajú na efektívnejšie chladenie, odľahčenie nižších hladín lasera (napríklad nie v laseri na CO 2).

Plynové lasery využívajú pozdĺžny aj priečny elektrický výboj.

Lasery s vysoký krvný tlak(až po atmosférické a viac) využitie , A nízky tlak(jednotky, desiatky torr), spravidla, pozdĺžny výboj.

Na chladenie pracovnej zmesi sa používajú plynové lasery ako pozdĺžne, takže priečne fúkanie plynu a krížové fúkanie je efektívnejšie, keďže zmes sa mení rýchlejšie ako pri fúkaní pozdĺž kyvety (pozri obrázok), keďže šírka kyvety je podstatne menšia ako jej dĺžka: h<.

Plynové lasery vysoký krvný tlak, použite priečny elektrický výboj A krížové fúkanie a sú označené ako TEM lasery.

Na zabezpečenie rovnomerného elektrického výboja v celom objeme pracovnej zmesi TEM laserov, preionizačný systém, čím sa vytvorí dostatočný počet nabitých častíc (elektrónov a iónov) v pracovnom objeme plynu predtým, ako sa medzi elektródy privedie hlavné napätie.

Na predionizáciu TEM laserov sa používajú elektrónové delá, UV žiarenie a posuvný výboj.

Čím vyšší je tlak plynučím väčšia je koncentrácia aktívnych častíc na jednotku objemu, a teda vyššia merná spotreba energie.

V laseroch nízky tlak Rozšírenie emisnej čiary je determinované najmä Dopplerovým javom a má nehomogénny charakter a pri výrazných tlakoch prevládajú kolízne procesy, ktoré určujú rovnomerné rozšírenie.

teda charakter rozšírenia emisnej čiary závisí od tlaku plynu.

IN atómový používajú sa lasery elektronické prechody(prechody medzi elektronickými úrovňami), a v molekulárne, väčšinou prechody medzi vibračnými a rotačnými úrovňami.

Molekulárne lasery produkujú žiarenie s najdlhšou vlnovou dĺžkou, pretože využívajú prechody medzi vibračnými a rotačnými úrovňami: energia prechodov medzi nimi je oveľa menšia ako medzi elektronickými úrovňami: ∆E el<<∆E к << ∆E вр .

Vyžarovacie charakteristiky plynových laserov závisia tak od celkového tlaku plynu, ako aj od parciálnych tlakov zložiek zmesi (ich pomeru) - hlavného a pomocného plynu.

IN iónové lasery potrebné použiť vysoké prúdové hustoty, pretože Okrem excitácie iónov je potrebné vytvárať ich vysokú koncentráciu z neutrálnych atómov.

Charakteristickým rysom elektroionizačných laserov je schopnosť poskytnúť optimálne energie elektrónov na vybudenie požadovaných energetických hladín, čo nie je možné dosiahnuť v laseroch so samostatným elektrickým výbojom. Poďme si to vysvetliť.

V laseroch s plynovým výbojom sa energia elektrónov vynakladá tak na vytvorenie vodivej plazmy, ako aj na excitáciu aktívnych častíc. V tomto prípade sú energetické optimá pre tieto dve funkcie odlišné. Oddelenie týchto funkcií sa uskutočňuje v elektroionizačných laseroch pomocou nesamosprávneho náboja.

Uvažujme ako príklad niektoré typy laserov s plynovým výbojom.

Iónové lasery.

kyveta– kapilára (na získanie vysokých prúdových hustôt pri nie veľmi vysokých hodnotách prúdu).

Široko používaný ako aktívne médium v ​​plynových laseroch CO2, N2, CO, H2, HF, HCl, N02 a mnoho ďalších molekúl.

Excimer lasery

(lasery na lietajúcich molekulách).

Zvláštnosťou excimerových laserov je emisie v UV a viditeľnej oblasti spektra.

Ako aktívne médium sú používané kvázimolekuly alebo excimerové komplexy atómov, objavujúce sa a existujúce len v vzrušenom stave.

Laserové žiarenie vzniká pri prechode excimerového komplexu z excitovaného stavu (2) do neexcitovaného stavu (1), po ktorom sa rozpadajú na atómy.

Excimerové lasery fungujú na elektrónovo-vibračných prechodoch tak, že keď molekula dosiahne úroveň (1), kde nie je potenciálová jamka, rozpadne sa na atómy.

Aktívne médium na lietajúcich molekulách je médium s neustále prázdnou spodnou pracovnou úrovňou.

Molekuly excimeru zahŕňajú molekuly, ako sú:

Ar2*, Xe2*, Kr2*, ArO*, KrO*, XeO*, XeF* atď.

Excimerové lasery pracujú pri zvýšenom tlaku (až 10 atm), aby sa zvýšila pravdepodobnosť tvorby molekúl.

Excitácia je produkovaná zväzkom vysokoenergetických elektrónov e(stovky keV - 1 MeV), elektrický výboj, rýchly priečny výboj a optické budenie.

Príklad reakcie vedúcej k tvorbe molekúl:

Xe + + Xe → Xe 2 + + e → Xe 2 *

Xe* + Xe → Xe 2 *

Trvanie budiaceho impulzu je niekoľko desiatok ns.

Plynové dynamické lasery

Takéto lasery sa nazývajú lasery, v ktorých inverzia populácie vzniká rýchlou expanziou predhriatej zmesi plynov.

Zdrojom energie sú vibračne excitované molekuly vo vysoko zohriatom plyne a k zosilneniu dochádza v dôsledku rozdielu v rýchlosti relaxačných procesov spodnej a hornej hladiny lasera pri prúdení plynu cez nadzvukovú dýzu. Tento unikátny typ lasera je priamym prevodníkom tepelnej energie na koherentnú energiu žiarenia.

teda populačná inverzia v plynovo-výbojovom laseri je zabezpečená ohrevom a rýchlou expanziou pracovného plynu.

N2: C02: H20

91,3 % 7,5 % 1,2 %

Aktívne centrá - molekuly CO 2; t až do 1500ºС.

Za dýzou by sa v dôsledku prudkej expanzie plynov a poklesu teploty mala distribúcia atómov naprieč hladinami uvoľniť do nového rovnovážneho stavu zodpovedajúceho nižšej teplote (asi 300 °C).

Pri novej teplote (za tryskou):

Výkon takéhoto lasera je určený prietokom plynu.

Predbudenie (ohrievanie) môže byť zabezpečené chemickými reakciami aj elektrickým výbojom.

t u– moment inverzného vzhľadu.

Z a = t a V plyn- vzdialenosť od dýzy, kde začína oblasť inverzie.

V plyn a je prietok plynu.

Chemické lasery.

Chemické lasery- sú to lasery, v ktorých sa pomocou chemických reakcií dosahuje excitácia a inverzia populácie. Spoje sú preusporiadané tak, že komponenty sa ocitnú v excitovanom stave.

Existujú 2 typy chemických laserov:

· so spustením chemickej reakcie kedy zabezpečiť podmienky,

nevyhnutné na to, aby došlo k chemickej reakcii, je potrebná predbežná excitácia činidiel vstupujúcich do reakcie (disociácia, fotodisociácia, zahrievanie). To vedie k potrebe špeciálnych iniciačných zariadení;

· chemická reakcia nastáva spontánne pri zmiešaní komponentov

(žiadne zasvätenie). Generovanie chemických laserov je spôsobené objavením sa inverzie medzi vibračno-rotačnými alebo rotačnými úrovňami dvojatómových molekúl, ktoré sa tvoria ako výsledok chemickej interakcie.

Príklad chemického lasera bez spustenia chemickej reakcie:

H2 + F = HF* + HF- atómový fluór.

(D 2) (DF*)

F 2 + NIE → ONF + F- takto sa získava atómový fluór v dôsledku chemickej reakcie.

HF*- vibračne excitovaná molekula.

V = 1…..6

λ = (3,5 ÷ 5,0) um

Existuje veľké množstvo chemických laserov (pozri literatúru).

Kvapalné lasery

Kvapalné lasery- Sú to lasery, ktoré využívajú ako aktívne médium tekuté médium.

V tomto ohľade majú niekoľko funkcií:

· objem aktívneho média nie je obmedzený;

· vyššia optická homogenita v porovnaní s pevnými látkami;

· možnosť vyššej koncentrácie aktívnych centier v porovnaní s plynmi, čo umožňuje vytvárať vysoké výkony;

· problém odvodu tepla je ľahko vyriešený, pretože kvapalina môže byť čerpaná cez pracovný objem;

· tvar aktívneho prvku je určený tvarom kyvety, ktorá je naplnená kvapalinou.

Napríklad:

V závislosti od typu aktívneho média sa tekuté lasery delia na 3 typy:

1. Lasery na báze roztokov chelátov vzácnych zemín(komplexné organické

komplexy, v ktorých sú ióny prvkov vzácnych zemín obklopené atómami kyslíka patriacimi organickej molekule);

2. Lasery na roztokoch anorganických zlúčenín prvkov vzácnych zemín

(typické iónové systémy). Vyznačujú sa vysokou účinnosťou a fotochemickou odolnosťou (napríklad roztok oxidu neodýmu v oxychloride selénu Nd (SeOCl 2). Obsluha je podobná pevnolátkovému laseru na neodýmovom skle.

3. Roztoky organických farbív. Tieto lasery sú najrozšírenejšie

sú bežné a umožňujú nastaviť vlnovú dĺžku v širokom rozsahu vlnových dĺžok (od UV po IR).

Aktívne prostredie Kvapalné lasery pozostávajú z rozpúšťadla a v ňom rozpustenej účinnej látky.

Ako rozpúšťadlá sa používajú rôzne látky, napr.

· destilovaná voda;

· alkoholy;

· kyseliny;

· glycerín;

· acetón.

Lasery založené na roztokoch organických farbív využívajú organické farbivá, ktoré tvoria širokú triedu komplexných organických zlúčenín, ktoré sa na rozdiel od iných laserových materiálov vyznačujú širokým pásmom luminiscencie (až 0,2 μm) a majú nestabilnú hornú hladinu lasera (excitovaný stav). trvanie 10 -8 ÷ 10 -9 s).

Laserové žiarenie bolo získané pomocou farbív patriacich do 3 skupín:

1. Xanténové farbivá;

2. Polymetínové farbivá;

3. Deriváty kumarínu.

V súčasnosti sa široko používajú najmä tieto farbivá:

Rodamín 6G (λ – 0,55 µm) I

Rodamín G (λ – 0,585 µm) I Rozpúšťadlo -

Rodamín B (λ – 0,608 µm) I etylalkohol.

Akridón (λ – 0,437 µm) I

atď. (pozri referenčné materiály).

Základné fyzikálne pojmy o mechanizme tvorby roztokov farbív.

Na začiatku sa pri vytváraní kvapalinových laserov snažili získať generovanie rovnakým spôsobom ako v pevných látkach. Zaviedli ióny nečistôt, hľadali úzke energetické hladiny (metastabilné), zaviedli prvky vzácnych zemín, železo atď. Generácia bola veľmi neefektívna.

Potom si uvedomili, že ak sú úrovne dostatočne široké, potom je možné získať generovanie v dvojúrovňovom systéme, čo je nemožné, ak sú úrovne úzke, pretože v tomto prípade nie je možné vykonať inverziu.

Hlavnou črtou farebných laserov je teda použitie dvoch úrovní značnej šírky.

Molekuly farbiva sú veľmi zložité a majú široké energetické hladiny (pásy). Pás je široká úroveň pozostávajúca z veľkého počtu podúrovní. Nižšie uvedený diagram ukazuje nižšie úrovne elektronických vibrácií molekuly farbiva.

τ v.u., τ n..u.- čas vnútornej relaxácie;

S- úrovne singlet (majú kompenzované rotácie);

T- úrovne tripletov (majú nekompenzované otáčanie).

Singlet-singletové prechody sú pravdepodobnejšie ako singlet-tripletové prechody, pretože tieto sú spojené s reorientáciou spinu. Preorientovanie rotácie je spojené so zrážkami častíc.

S 0: ↓↓↓ kompenzované

S 1: ↓↓ ↓ spin

T 0: ↓↓ nekompenzovaná rotácia

Čerpanie sa vykonáva zo spodnej časti pásu S 0 do hornej časti pásu S 1. V tomto prípade je tepelná rovnováha (Boltzmannovo rozdelenie) medzi úrovňami narušená S1 - S0 a medzi podúrovňami v rámci každého z pruhov S 1 A S 0. Relaxačný čas medzi jednotlivými úrovňami S 1 A S 0 rovná sa ~10 -8 ÷10 -9 s(medziúrovňový relaxačný čas) a je výrazne väčší ako relaxačný čas medzi podúrovňami pásma S 0 a pruhy S 1, ktorý je ~10 -12 s(čas vnútroúrovňovej relaxácie).

Teda medziúrovňový relaxačný čas S1 → S0 výrazne dlhší čas vnútroúrovňovej relaxácie v pásoch S 1 A S 0.

Táto okolnosť umožňuje získať populačnú inverziu medzi spodnou časťou pásma S 1 a horná časť pásu S 0 pod vplyvom čerpania opísaného vyššie. V tomto prípade je generovanie možné v širokom rozsahu vlnových dĺžok zodpovedajúcich prechodom medzi rôznymi podúrovňami spodnej časti pásma S 1 a hornej časti pásma. S 0 a je možné ladiť generované vlnové dĺžky v širokom rozsahu!

Upozorňujeme, že trvanie pulzu pumpy by malo byť krátke a nemalo by presiahnuť čas relaxácie S1 → T1, pretože inak sa molekuly začnú pohybovať na úroveň T0, potom stúpajte na úroveň T 1 a generovanie sa zastaví, pretože molekuly sa nevrátia do pôvodného stavu S 0.

Aj keď sú v tomto prípade použité 2 úrovne (ale široké), generovanie prebieha ako v štvorúrovňovej schéme so všetkými jej výhodami.

Dodatočné vysvetlenie:

Zapnuté ryža. 35 Bodkovaná čiara ukazuje distribúciu častíc pred začiatkom čerpania (rovnovážne Boltzmannovo rozdelenie) a plné čiary znázorňujú distribúciu, ktorá je stanovená vo vnútri pásov S 1 A S 0 po načerpaní počas vnútroúrovňového relaxačného času a indikovaní výskytu inverzie medzi časťou podúrovňového pásma S 1 A S 0.

Spôsoby budenia (čerpania) kvapalinových laserov .

Lasery na báze roztokov farbív pracovať s optické čerpanie.

Dôležitou vlastnosťou je, že pulz by nemal presiahnuť medziúrovňový relaxačný čas S 1 → T 0, teda už nebyť 10-6 s. S krátkym pulzom, prechodmi S1 → T0 nemajú čas prejaviť sa. Na čerpanie sa používajú lasery (laserové čerpanie), zvyčajne pracujúce v režime Q-switching ( τ generácie ~ 10 -8 ÷ 10 -9 s) a špeciálne čerpacie lampy (najmä koaxiálne s nízkou indukčnosťou) emitujúce krátke impulzy.

S laserovým čerpaním (napríklad pomocou rubínového lasera) s Q-spínaním (najmä pre ftalokyanínové farbivá), neodýmovým laserom s Q-spínaním (pre polymetínové farbivá), dusíkovým laserom ( λ ~ 3000 Á) su 2 moznosti:

  1. Pozdĺžne čerpanie:

  1. Priečne čerpanie:

Na čerpanie výbojok sa používajú najmä koaxiálne výbojky.