Фотодиссоционные лазеры. 
Физика лазеров

Различается два типа фотодиссоционных лазеров. В первом типе в роли активного центра выступает один из продуктов диссоциации молекулы (тот, который оказывается в возбужденном состоянии). В этом случае говорят о возбуждении в первичных фотопроцессах. Во втором типе фотодиссоционных лазеров возбужденные активные центры образуются в результате химических реакций, в которые вступают продукты диссоциации молекулы (возбуждение в процессе вторичных химических реакций). В последнем случае используется термин фотохимический лазер.

Газоразрядные лазеры

Лазеры на разряженных активных средах (с давлением 1…10 мм рт. ст.), возбуждаемых самостоятельным электрическим разрядом, называют газоразрядными. Различают три типа таких лазеров: лазеры, генерирующие на переходах между энергетическими уровнями ионов (лазеры на ионизированных газах, или ионные лазеры); лазеры, генерирующие на переходах между уровнями нейтральных атомов (лазеры на атомных переходах); лазеры, генерирующие на переходах между уровнями молекул (лазеры на молекулярных переходах, или молекулярные лазеры). Активными центрами в указанных трех типах лазеров являются соответственно свободные ионы, свободные атомы, свободные молекулы.

Ионные лазеры генерируют, главным образом, в видимой, а также в ближней ультрафиолетовой области спектра (примерно от 0,3 до 1 мкм). Лазеры на атомных переходах генерируют в более широком диапазоне длин волн — от 0,4 до 100 мкм; основное число рабочих переходов попадает в диапазон 1 … 20 мкм.

Наиболее широк диапазон длин волн излучения, генерируемого молекулярными лазерами. Лазеры, работающие на переходах между вращательными уровнями, соответствующие одному и тому же электронному и колебательному состоянию молекулы (чисто вращательные переходы), генерируют в инфракрасной области примерно от 10 мкм до нескольких сотен микрометров. Молекулярные лазеры, работающие на переходах между колебательными уровнями (колебательно-вращательные переходы), генерируют инфракрасное излучение, в основном, в диапазоне 5 … 50 мкм. Молекулярные лазеры могут генерировать также на переходах между электронными состояниями молекул; в этом случае излучение попадает в видимую или ультрафиолетовую область спектра (примерно, от 1 до 0,2 мкм).

Активная среда газоразрядного лазера — плазма, образующаяся при возникновении электрического разряда. Если время нарастания импульса тока меньше времени установления равновесия в плазме, то говорят об импульсном разряде. Наряду с импульсными используются стационарные (квазистационарные) разряды. В газоразрядных лазерах применяют два типа стационарных разрядов — дуговой (в ионных лазерах) и тлеющий (в лазерах на атомных переходах в молекулярных лазерах). Дуговой разряд — сильноточный высокотемпературный разряд с относительно высокой степенью ионизации плазмы. Плотность тока в разряде составляет 10² … 10³ А/см², температура разряда 10³ К; степень ионизации плазмы (отношение концентрации свободных электронов в плазме к концентрации тяжелых частиц) больше единицы. Тлеющий разряд — слаботочный разряд (плотность тока 10^-3 … 0,1 А/см²) с низкой степенью ионизации плазмы (10^-3); температура разряда соответствует комнатной.

В зависимости от способа возбуждения стационарные разряды разделяются на высокочастотные и постоянного тока. Первые возбуждаются переменным током с частотой 10 … 50 МГц; в этом случае электроды находятся вне газоразрядной трубке (рис. 6,а). Вторые возбуждаются постоянным током (электроды находятся внутри газоразрядной трубки; рис. 6,б).