Тема: Импульсный лазер на неоне

[V. Frankenstein]

Как известно, чистый неон в непрерывном режиме не генерирует когерентное излучение кроме какой-то линии в ИК области. Для непрерывной генерации в видмой области его мешают с гелием. Кроме распространенного лазера на 632 нм существуют гораздо более редкие гелий-неоновые лазеры на 543 нм, 594 и ещё какието, в общем зелёные, оранжевые, жёлтые. Они крайне чувствительны к юстировке (усиление никакое), мощность мала и ресурс очень низкий. Однако, все кардинально меняется если накачку осуществлять короткими импульсами наносекундной длительности. Гелий при этом в смеси не нужен, более того он абсолютно вреден, неон нужен чистый. при импульсной накачке неон генерит ряд длин волн в видимом диапазоне, причем они отличны от тех что получаются в непрерывном режиме. При этом усиление среды столь велико, а длительность светового импульса столь мала, что лазерный луч выходит с однгой стороны трубки при полном отсутствии резонатора. Резонатор в ряде условий эксперимента позволяет увеличить мощность излучения, но из-за крайне короткого светового импульса (порядка 1 нс) есть зависимость мощности излучения от расстояния между зеркалом и торцом трубки.  Длина волны на которой лазер может генерить сильно зависит от размеров трубки и давления неона, при подборе условий в коротких и тонких трубках возможна одновременная генерация на линиях 626 нм, 614 нм, 594 нм, а в длинных и более толстых хорошо генерируется линия 540 нм, но других линий при этом нет. Для большинства условий эксперимента линия 614 нм наиболее легко возбуждается и является доминантной.

Теперь практическая часть: у меня был лазер ЛГИ21 с треснувшей трубкой и я решил принести её в жертву науке -- в стеклодувной мастерской её отремонтировали и заполнили чистым неоном. Оказалось, что коаксиальная конструкция трубки не оптимальна -- процентов 80 разряда горит мимо капилляра. Тем не менее когерентное излучение на длине волны 614 нм получить удалось -- получился настоящий оранжевый лазер. Мощность правда очень мала, десятые доли милливатта.

Видео:  https://youtu.be/42HIzaLnx40

[Shevik2008]

В видео судя по звуку есть несколько режимов работы установки.Интересно чем они отличаются?
И как практически можно использовать такой лазер, кроме как с эстетической точки зрения?

[V. Frankenstein]

Менял просто частоту повторения импульсов. О практическом применении не думал, интересовал просто proof of concept. Тут конечно есть что улучшать, в первую очередь изменить конструкцию трубки. А так источники видимого лазерного излучения в общем всегда нужны.

[Gall]

Интересно, спасибо.

По практическому применению: в научных приложениях бывают нужны разные длины волн. И не всегда практично использовать лазер на красителях (красителями можно любую длину волны получить).

Я видел старый (1960-е) лазер на азоте/неоне. Обыкновенный азотник с тиратроном и электродами-линейками, по сути, но для газа два штуцера и два вентиля с подписями "Nitrogen" и "Neon". Мы гоняли его на азоте, но конструкция предусматривала и неон, причем переход с газа на газ делался на лету просто повторотом вентилей. Более того, можно было и смесь газов пустить. Не знаю, что при этом получается, баллона с неоном у нас не было, не пробовали.