|
Поместив смесь двух реагирующих веществ в промежуток между двумя зеркалами, вы получите лазерное излучение и отработавшее вещество, которое представляет собой не что иное, как результат химической реакции. Но теперь уже оно характеризуется тем, что большинство его молекул находится в основных состояниях. Конструкция химического лазера похожа на реактивный двигатель самолета. Внутрь объема, который у нас есть все основания назвать камерой сгорания, поступают, дейтерий, фтор и углекислый газ (в случае самолетного, двигателя это были бы, скажем, керосин и кислород воздуха). Начинается реакция, которую, так же, как и в самолетном двигателе, может оказаться необходимым инициировать с помощью электрической искры. В процессе протекания реакции на какое-то мгновение возникает инверсия населенностей и, если в нужном месте оказывается пара зеркал (а она и оказывается в нужном месте), образуется лазерное излучение. Инверсия населенностей, как говорят, высвечивается, и продукт реакции, характеризуемый теперь уже нормальным распределением молекул по энергетическим уровням, выбрасывается за пределы камеры сгорания. Температура газа на выходе больше, чем температура смеси газов на входе (в свое время мы считали это обстоятельство одним из недостатков лазера). Газ, находящийся при большей температуре, обладает дополнительным запасом энергии, и этот запас может быть использован, например, для приведения в действие насоса, накачивающего газовую смесь в камеру сгорания. Жидкие лазеры Лазеры строят и на жидкостях — столь разнообразны средства для решения одной и той же задачи. Что надо для того, чтобы возник лазерный эффект? Система из нескольких, не менее трех, четко выраженных энергетических уровней. В жидкости атомы не закреплены на определенных местах, что не дает возможности воспользоваться методом малых примесей. В то же время они недостаточно интенсивно взаимодействуют друг с другом, чтобы можно было организовать непрерывный обмен энергией между атомами различных веществ. Как же поступают в этом случае? Очень просто. Если нельзя закрепить атом в кристалле, его можно закрепить в молекуле. Нужно только, чтобы молекула была достаточно сложной и большой. Так и поступают. Для жидкостных лазеров используют специальные вещества, называемые хелатами. Хе-латы характеризуются своеобразным строением молекул. В каждой молекуле атом редкоземельного элемента, например европия, окружен и тем самым отделен от остальной молекулы несколькими атомами кислорода. Атомы кислорода осуществляют связь этого своеобразного блока, состоящего из одного атома европия и нескольких атомов кислорода, с остальной молекулой. С одной стороны, молекула велика, поэтому атомы европия достаточно далеко удалены друг от друга, чтобы вносить свой вклад в общую энергетическую структуру в виде отдельных уровней. С другой стороны, одинаковость моле* кул и практическая несжимаемость жидкостей приводят к тому, что молекулярная структура жидкости, а отсюда и энергетическая структура уровней оказываются вполне регулярными. Получается искомая трехуровневая система, а дальше все происходит как в обычном лазере. — 134 —
|