Предимства на импулсното изпомпване; генериране на самозавършващи се преходи
При импулсно изпомпване, когато инверсията става само през определени интервали от време, бързото изчистване на долното работно ниво може да се окаже незначително. Да приемем, че когато възбуждащият импулс е включен, скоростта на населеност на горното работно ниво се оказва по-висока от скоростта на населеност на долното ниво. В този случай лазерът може да работи поради инверсията, която възниква в началото на импулса на възбуждане. Подобна ситуация е показана на фиг. 1.5, където кривите и 2 описват промяната във времето на популациите съответно на долните и горните работни нива, а крива 3 описва импулса на възбуждане. От фигурата се вижда, че инверсията възниква в началото на възбуждащия импулс - през интервал от време.Видно е, че в този случай скоростта на релаксация на долното работно ниво е незначителна.
От гореизложеното следва, че при импулсен режим на нагнетяване е възможно да се получи генерация в по-голям брой среди и на по-голям брой преходи в дадена среда, отколкото при стационарно нагнетяване. По-специално, генерирането се реализира на така наречените самоограничаващи се преходи.
Преходите се наричат самоограничаващи се, при които първото резонансно ниво на активния център служи като горно работно ниво, а метастабилното ниво е долното. Метастабилността на долното ниво, което изключва възможността за неговото радиационно пречистване, не позволява да се реализира стационарна инверсия при такива преходи, въпреки факта, че първото резонансно ниво, като правило, има най-голямото напречно сечение на електронно възбуждане в разряда. При тези преходи обаче е възможно импулсно генериране; може да възникне в началото на импулса на възбуждане, когато скоростта на релаксация на долното ниво е незначителна, а съотношението на скоростите на заселване на работните нива е значително. Тъй като продължителността на генериране е ограничена вВ този случай свойствата на самия преход, такива преходи се наричат самоограничени.
Съотношението на темповете на заселване на работните нива при самозавършващи се преходи е особено благоприятно и именно поради метастабилността на долното работно ниво. Въпросът е, че напречните сечения на възбуждане от електрони за оптически забранени преходи като правило са много по-малки, отколкото за разрешените [3]; в резултат на това вероятността за електронно възбуждане на първото резонансно (горно работно) ниво се оказва значително по-висока от вероятността за възбуждане на метастабилното (долно работно) ниво. Ето защо лазерите, работещи на базата на самопрекратяващи се преходи, се характеризират с много високи стойности на усилване.
Говорейки за предимствата на импулсното изпомпване, трябва да се отбележи и фактът, че е по-лесно за изпълнение от техническа гледна точка от непрекъснатото изпомпване. Непрекъснатото, сравнително стабилно захранване с енергия на активна среда като правило е технически по-трудно от импулсното. Освен това при импулсно изпомпване обикновено няма нужда от принудително охлаждане на нагрятата активна среда.
Импулсното изпомпване дава възможност за прилагане на различни режими на генериране на импулси. В този случай е възможно да се извърши изключително силна концентрация във времето и пространството на излъчената светлинна енергия. Така например са реализирани режими на генериране на мощни ултракъси светлинни импулси с продължителност s и пикова мощност до W.
В практиката на използване на лазери импулсните режими на генериране са много по-често срещани от непрекъснатите. Твърдотелните и течните лазери обикновено работят в импулсен режим; в този случай се използва както импулсно, така и непрекъснато изпомпване. Непрекъснатото генериране е характерно за газовите лазери;въпреки това, дори и тук има нарастване на интереса към импулсното генериране [5].