- лазер, що генерує оптич. випромінювання за рахунок квантових переходів між енергетичних. станами тривалентних іонів Nd 3+. поміщених в конденсується. середу (матрицю), напр. ді-елект. кристали і скла, напівпровідники. металі органічного. або неорганічних. рідини. Концентрація Nd 3+. вводяться в матрицю, обмежена ефектом кон-центрації. гасіння люмінесценції та зазвичай
1-3 х x 10 20 см -3. У деяких кристалах і стеклах цей ефект ослаблений і концентрація
10 21 см -3. Наїб. перспективні фосфатні і силікатні скла (див. Лазерні стекла), кристали ітрій-алюмінієвого граната (ІАГ) і гадоліній-скандій-галлиевого граната (ГСГГ). Іони Nd 3+ - наиб. поширені робочі частки твердотільних лазерів. Вони легко активують мн. матриці. Накачування переводить іони Nd 3+ з осн. стану 4 I9 / 2 в дек. відносно вузьких смуг, що грають роль верх. рівня. Ці смуги утворені поруч перекриваються збуджених станів, їх положення і ширини дещо змінюються від матриці до матриці. З смуг накачування здійснюється швидка передача енергії збудження на метастабільний рівень 4 F3 / 2. (Рис. 1). Час життя цього рівня становить 0,2 мс в ІАГ і 0,7 мс в склі. Наїб. ймовірністю має лазерний перехід 4 F3 / 2 4 I11 / 2 (l = 1,06 мкм).
Мал. 1. Рівні енергії іона неодиму. У стеклах через неоднорідність локальних електростатіч. полів лінія люмінесценції 1,06 мкм сильно розширені (до Dl 30 нм; неоднорідне розширення). У кристалах ІАГ однорідне розширення становить приблизно 0,7 ам. Сильне неоднорідне розширення призводить до того, що неодимовому скло має меншу посилення, а відповідні лазери -більш багату мо-довую структуру, ніж гранат, активоване неодимом. Разом з тим скло допускає більшу (до 6%) введення активних центрів. В літій-лантан-фосфатних стеклах допустимо майже повне заміщення літію неодимом, що приводить до концентрації іонів Nd 3+. перевищує (2-3) • 10 21 см -3. Кристали ІАГ активуються до концентрації 1,5% в стехіометріч. заміщення іона Y 3+ на Nd 3+.
Зазвичай області застосування Н. л. на гранаті і склі суттєво різні. З огляду на більшої теплопровідності і однорідності гранатові лазери легко працюють в безперервному та імпульсно-періодичної. режимах. Досягнуто пор. потужності
10 2 Вт. Неодимовому скло в силу великих обсягів і більш високої концентрації активатора добре накопичує енергію. Тому саме скло служить активним середовищем імпульсних лазерів високої енергії. Досягнуто значення імпульсної енергії в десятки кДж.
У випадках, коли істотно високу якість випромінювання, використовується схема задає генератор - підсилювач потужності. У цій схемі задає генератором є часто гранатовий лазер. а підсилювачем потужності (або кінцевим каскадом посилення потужності) - лазер на неодимовому склі.
Н. л. працюють в широкому діапазоні режимів генерації, від безперервного до істотно імпульсного з тривалістю, що досягає 0,5 пс. Остання досягається шляхом синхронізації мод в широкій лінії посилення, характерною для лазерних стекол.
При створенні Н. л. реалізовані всі характерні методи управління параметрами лазерного випромінювання, розроблені квантової електронікою. На додаток до т. Зв. вільної генерації, яка триває протягом практично всього часу існування імпульсу накачування, широкого поширення набули режими включається (модульованої) добротності і синхронізації (самосинхронизации) мод.
У режимі вільної генерації тривалість імпульсів випромінювання становить 0,1 -10 мс, енергія випромінювання в схемах посилення потужності досягає багатьох кДж. Характерна тривалість імпульсів включається добротності становить бл. 10 нс при використанні для модуляції добротності електромагнітного оптич. пристроїв. На рис. 2 приведена схема Н. л. з модулює. добротністю. Характерна енергія лазерного генератора такого типу становить
Мал. 2. Схема лазера з модульованої добротністю: 1 - лампа накачування; 2 - активний стрижень; 3 -модулятор (призма Глана і осередок Поккельса); 4-глухий дзеркало; 5 - частково прозоре виходноезеркало.
Мал. 3. Схема лазера з самосинхронізацією мод (позначення ті ж, що і на рис. 2). Насищающійсяфільтр 6 розташований близько глухого дзеркала 4.
Подальше вкорочення імпульсів генерації досягається застосуванням просвітлюють фільтрів як для модуляції добротності (0,1-10 нс), так і для синхронізації мод (1-10 пс). Схема лазера з самосинхронізацією мод для. генерації імпульсів пикосекундной тривалості за допомогою насичує фільтра наведена на рис. 3. Для того щоб резонатор лазера мав тільки одним чітко вираженим періодом межмодовой биття, межі оптич. елементів цієї схеми злегка відхилені від нормалі до оптич. осі резонатора, а вхідний і вихідний торці активного елементу розташовані під кутом Брюстера до цієї осі. Довжини хвиль випромінювання Н. л. l = 1,8; 1,3; 1,06; 0.9 мкм. Області застосування Н. л. технологія, медицина, метеорологія, дальнометрія, лазерний термоядерний синтез. фіз. дослідження.
Літ. см. при ст. Твердотільний лазер. Н. В. Карлов