Номер 3, страница 150 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

3. Назовите типы лазеров. По какому принципу классифицируют лазеры?

Основной и наиболее фундаментальный принцип, по которому классифицируют лазеры, — это тип и агрегатное состояние активной (рабочей) среды. Активная среда — это вещество, в котором создается инверсия населенностей энергетических уровней и происходит генерация когерентного электромагнитного излучения за счёт эффекта вынужденного испускания фотонов.

Существуют и другие, вторичные принципы классификации:

• По режиму работы: непрерывные и импульсные (среди импульсных выделяют лазеры с модуляцией добротности, синхронизацией мод и т.д.).
• По диапазону длин волн: инфракрасные, видимого диапазона, ультрафиолетовые, рентгеновские.
• По способу накачки: с оптической, электрической, химической, газодинамической накачкой.
• По выходной мощности: маломощные, средней и высокой мощности.

В соответствии с основным принципом классификации (по типу активной среды) выделяют следующие типы лазеров:

1. Твердотельные лазеры. Активной средой является твердое тело — диэлектрический кристалл или стекло, активированное ионами редкоземельных или переходных металлов. Накачка обычно оптическая (лампы-вспышки, светодиоды, другие лазеры).
Примеры: рубиновый лазер (Cr:Al₂O₃), неодимовый лазер на алюмо-иттриевом гранате (Nd:YAG), титан-сапфировый лазер (Ti:Sapphire).

2. Газовые лазеры. Активная среда — это газ, смесь газов или пары металлов. Накачка, как правило, осуществляется электрическим разрядом.
Примеры: гелий-неоновый лазер (He-Ne), аргоновый лазер (Ar), лазер на диоксиде углерода (CO₂), эксимерные лазеры (ArF, KrF).

3. Полупроводниковые (диодные) лазеры. Активной средой служит полупроводниковый кристалл с p-n-переходом или более сложной гетероструктурой. Генерация излучения происходит при пропускании электрического тока через переход. Это самые компактные, эффективные и массовые лазеры.
Примеры: лазеры на основе арсенида галлия (GaAs), нитрида галлия (GaN). Применяются в оптической связи, проигрывателях дисков, лазерных указках.

4. Лазеры на красителях. Активная среда — раствор органического красителя в жидкости (например, в этаноле). Их ключевая особенность — возможность плавной перестройки длины волны излучения в широком диапазоне видимого спектра. Накачка оптическая.
Пример: лазер на родамине 6Ж.

5. Химические лазеры. Энергия для создания инверсии населенностей черпается непосредственно из экзотермических химических реакций, протекающих в активной среде. Могут обладать очень высокой мощностью.
Примеры: фтороводородный (HF) и дейтерий-фторидный (DF) лазеры.

6. Волоконные лазеры. Разновидность твердотельных лазеров, в которых в качестве активной среды используется оптическое волокно, легированное ионами редкоземельных элементов (эрбий, иттербий, тулий). Обладают высоким качеством пучка и КПД.

7. Лазеры на свободных электронах. Излучение генерируется пучком релятивистских электронов, пролетающих через периодическую магнитную структуру (ондулятор). Активной средой здесь является сам пучок электронов. Позволяют получать когерентное излучение с плавно перестраиваемой частотой в очень широком диапазоне, от микроволн до рентгена.

Ответ: Лазеры классифицируют в первую очередь по типу и агрегатному состоянию активной среды, в которой генерируется излучение. На основе этого принципа выделяют следующие основные типы лазеров: твердотельные, газовые, полупроводниковые (диодные), лазеры на красителях, химические, волоконные и лазеры на свободных электронах.