6.6. Приложение к лазерным системам
Рассмотрим теперь, какое влияние оказывают процессы элек-трон-ионной рекомбинации на работу лазеров различных типов. Вначале обратимся к эффекту, связанному с ограничением плотности электронов плазмы и, следовательно, с ограничением ввода энергии в лазерные системы, накачиваемые электрическим разрядом. Затем обсудим появление в процессе рекомбинации частиц-предшественников, из которых затем образуются частицы на верхнем лазерном уровне, и наконец, опишем лазерные системы, в которых процесс электрон-ионной рекомбинации приводит к инверсии населенностей непосредственно при образовании частиц на верхнем лазерном уровне.
6.6.1. Ограничения на величину плотности электронов плазмы
В лазерах, в которых электроны плазмы ускоряются во внешних электрических полях, что вызывает возбуждение нейтральных атомов или молекул и частично приводит к образованию частиц на лазерных уровнях, скорость уменьшения плотности заряженных частиц, обусловленная рекомбинацией электронов с положительными ионами, имеет квадратичную зависимость от 
Это может ограничить плотность электронов и, следовательно, энергию, вводимую в плазму. Кроме того, коэффициенты рекомбинации могут быть очень большими, поскольку при высоких давлениях, характерных для некоторых мощных лазеров, имеется возможность появления сложных молекулярных ионов (кластеров), образующихся из исходных газов, таких, как СО2. Дополнительные сложности возникают, если газовые образцы или метод поддержания вакуума, используемые для создания активной лазерной среды, не являются достаточно «чистыми», чтобы можно было исключить значительные количества примесей, таких, как 
При этом последовательности быстрых ион-молекулярных реакций могут преобразовывать «первичные» ионы активной среды в гидратированные ионы, такие, как 
которые имеют еще более высокие коэффициенты рекомбинации (см. разд. 6.4.1).
6.6.2. Образование предшествующих состояний
Для ряда лазеров на галогенидах инертных газов и ртути образованию инверсии вследствие гарпунных реакций (см. гл. 10, 13 и 14) предшествует процесс образования долгоживущих метастабильных состояний инертных газов или атомов ртути. В случае
-лазера эти реакции имеют вид
где через 
обозначено верхнее лазерное состояние 
обладающее ионной связью. В данной главе мы отмечали, что диссоциативная рекомбинация между электронами и образующимися с большой скоростью молекулярными ионами (например, 
должна либо непосредственно, либо через каскадные процессы приводить к образованию соответствующих метастабильных атомов. В некоторых случаях метастабильные частицы вступают в быстрые реакции с передачей возбуждения (например, в смесях 
от 
на 
так что любые образующиеся метастабильные атомы являются предшественниками, необходимыми для создания инверсии населенностей.
6.6.3. Прямое образование инверсии населенностей
В большинстве лазеров инверсия населенностей создается в процессах, отличных от электрон-ионной рекомбинации. Однако в некоторых лазерах на галогенидах ртути инверсия создается вследствие образования ионно-связанных верхних лазерных уровней непосредственно при диссоциативной рекомбинации трехатомных ионов (см., например, [21]), а именно в реакции
В противоположность этому в одном из немногих случаев, когда диссоциативная рекомбинация молекулярного иона невозможна например для Не, можно подобрать такие условия в разряде, что достаточная по величине инверсия населенностей состояний 
образуется в процессе ударно-радиационной рекомбинации. Это приводит к появлению усиления на нескольких полосах, например на переходе 
при 6400 А [10]. Более подробно роль электрон-ионной рекомбинации в реальных лазерных системах обсуждается в главах, посвященных описанию различных типов лазеров.
Литература
(см. скан)
