ГАЗДЫҚ ЛАЗЕР – газтәрізді активті орта газ пайдаланылған оптикалық кванттық генератор. Сыртқы көз (толтыру) энергиясының есебінен энергияның қоныстану инверсиялы екі деңгейлі (лазерлік жоғарғы және төменгі) күйі тудырылған газ оптикалық резонаторға орналастырылады немесе ол арқылы айдалады. Резонаторда жоғарғы лазерлік деңгейде қоздырылған газ бөлшектері төменгі деңгейге еріксіз ауысулар нәтижесінде өтулері кезінде сәуле шығарады (таратады).
Электрмагниттік сәуленің бір бөлігі резонатордан сыртқа шығарылады.
Жоғарғы лазерлік деңгейлердің 1-сызба. Гелий-неонды лазерлерде пайдаланыла«өмір сүру» уақыты аз болатын тын неон мен гелий атомдарының жұмыстық энергиялар деңгейлерінің сұлбасы.
жағдайларда күшейту коэффициенті үлкен болса, еріксіз сәуле емес, күшейтілген өз еркімен шығатын сәуле (суперлюминесценциялы газдық лазер немесе ультракүлгін диапазонға тән сипатты асқынжарқылды газдық лазер сәулесі) таратылады.
Газдық лазерлердің конденсацияланған орталы (яғни сұйық және қатты орталы) лазерлерден айырмашылығы олардың орталары біртекті болады. Сондықтан газдағы жарық сәуле аз бұрмаланады және аз шашырайды. Осының нәтижесінде газдық лазердің сәулесінің бағыттылығы жарықтың дифракциялық шегінің мүмкіндігі бойынша өте жоғары болады.
Ең алғашқы газдық (гелий-неонды) лазерді 1961 жылы американ физигі Али Джаван (1926–?) жасаған. Бұл лазердің жұмыстық заты бейтарап неонның (Nе) атомы болған. Бейтарап газдық лазермен салыстырғанда иондық лазердің шығу 185 қуаты үлкен. Иондалған газдардан лазерлік сәуле шы- ғаруды 1964 жылы американ физигі У.Б.Бриджес жүзеге асырған. Осы лазердегі энер- гиялар деңгейлері арасын- дағы толымдылық инвер-
сиясы электрлік разрядтағы 2-сызба. Гелий-неонды лазердің сұлбасы: 1 – разрядтық түтік; 2 – катод; 3 – капилляр; 4 – Брюстер терезесі;
атомаралық иондар арқылы 5 – айна; 6 – анод.
жүзеге асырылады. Иондық газдық лазерлер физикалық зерттеулерде, Жердің жасанды серіктерінде оптика- лық байланыс пен локация мақсатында, технологияларда, фотобиологияда жә- не фотохимияда қолданылады.
Металдардың (атомдары мен иондарының) буларына негізделген газдық лазерлер ерекше топ құрады. Пайдалы әсер коэффициенті жоғары болуы үшін төменгі лазерлік деңгейдің босатылуы өздігінен өтетін ауысулардың есебінен емес, атом- дар мен молекулалардың соқтығысу нәтижесінде жүзеге асады (соқтығысуық газдық лазерлер). Кейбір металдардың атомдары осы мақсат үшін қолайлы жағдайда болады.
Молекулалық газдық лазерлер барынша қуатты лазерлер болып есептеледі. Атомның немесе ионның қоздырылған бірінші деңгейінің энергиясы әдетте иондалудың ½ энергиясына (бірнеше эВ) тең, өзге деңгейлері иондалу шегінде ұйысып жоғары орналасатын болады. Сондықтан қоздырылудың көпшілік үрдістері (процестері) талғамсыз болады: бірмезгілде көп деңгей қоздырылады. Осының нәтижесінде кванттық шығу мен пайдалы әсер коэффициенті онша үлкен болмайды.
Молекулалардың атомдардан өзгешелігі электрондық деңгейлерден өзге энергияның тербемелі және айналмалы энергиялық деңгейлері болады. Төменгі тербелмелі деңгейлердің аралығы көп жағдайда аз (10–1 – 10–2 эВ), сол себепті электрондарға тиіспей тек молекулалардың тербелістерін ғана қоздыруға болады. Көптеген молекуланың тербелмелі деңгейлерінің бірнеше типі болады. Бірдей типті деңгейлердің арасындағы сәуле шығару
ауысулары 1-ге жуық кванттық шығу береді. Газдинамикалық лазердің сұлбасы: 1 – Осының пайдалы әсер коэффициенті ~20– алдыңғы камера; 2 – соплоның кризистік қимасы; 3 – оптикалық резонатор; 4 –
25%-ке жетеді. диффузор; 5 – газ жолы.