Часть первая. СО2 ЛАЗЕРЫ

По введенной классификации СО₂ лазеры – молекулярные газовые лазеры с накачкой электрическим разрядом, способные работать в любом из трех указанных режимах – непрерывном, импульсном и частотно-импульсном. Активная среда таких лазеров представляет собой смесь газов, принципиально важными компонентами которой служат молекулы СО₂ и азота N₂. Лазерный эффект обеспечивается молекулами двуокиси углерода, а удивительные свойства молекул азота, как будет показано дальше, позволяют эффективного задействовать молекулы СО₂ в электрическом разряде, обеспечивающим накачку лазерной среды. Электрический разряд создает плазму, которая и является активной лазерной средой. Существуют разные типы электрических разрядов, но не каждый из них пригоден для создания активной среды СО₂ лазера. Для понимания принципов работы СО₂ лазера и возможности получения высоких мощностей и энергий генерируемого излучения, необходимо ознакомиться с кратким обзором физики электрического разряда в газах и со свойствами плазмы, при которых возможна накачка активной среды. Для такого знакомства существуют курсы физики газоразрядной плазмы, например, [3-6]. В предлагаемом кратком обзоре приводятся самые необходимые сведения из этой области науки, необходимые для понимания дальнейшего изложения темы.

2.1. ЧТО ПОНИМАЕТСЯ ПОД ТЕРМИНОМ «ПЛАЗМА»

На Земле природные плазменные образования встречаются не часто. Поэтому знаком­ство человечества с плазменным состоянием вещества началось сравнительно поздно, при­мерно с середины XIX века. Толчком к формированию физики плазмы как научной дисцип­лины послужили два обстоятельства. Во-первых, внедре­ние в астрономию физических методов дистанционного изучения космических объек­тов, находящихся в состоянии плазмы и излу­чающих электромагнитные волны. Это звезды, многие туманности и другие объекты. Было ус­тановлено, что 99,9% вещества во Вселенной находится в состоянии плазмы, а Земля – это ма­лое исключение из общего правила. Началось активное изучение процессов, приводящих к об­разованию плазмы, и процессов, протекающих в самой плазме. Во-вторых, с началом широкого внедрения электричества в повседневную жизнь людей появились возможности соз­дания быто­вых и промышленных устройств, генерирующих и использующих плазму. Началось интенсив­ное экспериментальное исследование плазмы и разработка ее теоретических основ.

Термин «плазма» введен в обращение в 1924 году Тонгсом и Ленгмюром – двумя выдающи­мися физиками, много сделавшими в сфере, как экспериментального изучения плазмы, так и создания теоретических основ.

Дата добавления: 2015-10-16