Молекулярні лазери
Це лазери, активне середовище яких є електронні переходи ексимерних молекул.
Ексимерні молекули існують лише в електрично збудженому стані.
Залежність енергії Е ексимерної молекули від міжатомної відстані R
Залежність потенційної енергії взаємодії атомів Е ексимерної молекули від відстані R є монотонно спадаючою функцією (1). Для збудженого електронного стану (2), який є верхнім рівнем лазерного переходу, є мінімум. Цей мінімум визначає існування ексимерної молекули. Час життя збудженої ексимерної молекули визначається часом її радіаційного розпаду. Нижній стан лазерного переходу спустошується у процесі розльоту атомів ексимерної молекули.
Ексимерні молекули являють собою короткоживучі сполуки атомів інертних газів один з одним, з галогенами та киснем.
Конструкція ексимерних лазерів є типовою для газових лазерів. Порушення активного середовища проводиться електронними пучками, газовим розрядом, оптичним накачуванням або комбінацією цих способів.
Особливістю ексимерних лазерів є висока величина ширини лінії посилення активного переходу. Це дозволяє створювати потужні лазери довжин хвиль УФ діапазону. Особливу потужність мають ексимерні лазери на фторі (F2). Наприклад, криптон-фторові лазери мають вихідну потужність в імпульсі до 100 кДж та тривалістю – 10 -9 с., що дозволяє використовувати його в експериментах з термоядерного синтезу.
Газодинамічні лазери
Це лазер, в якому інверсія населення створюється в системі коливальних рівні енергії газу за допомогою адіабатичного охолодження нагрітих газових мас, що рухаються з надзвуковою швидкістю. Як активне середовищевикористовується швидко охолоджувана суміш газів, інверсна населеність рівнів у якій досягається за таких умов:
швидкість спустошення нижнього рівня лазерного переходу вище за швидкість спустошення верхнього рівня;
час спустошення верхнього рівня більший за час руху газу в резонаторі.
Принцип роботи лазера є наступним.
У камері згоряння спалюється вуглеводневе паливо (зазвичай авіаційний гас) з повітрям як окислювач. Нагріта газова суміш аеродинамічних засобів розганяється до надзвукової швидкості (1,8 км/с) і різко розширюється. Молекули CO2, Ar, Ne спустошують свій інверсний рівень, що створює умови для створення випромінювань.
Оптичний резонатор, дзеркала якого паралельні потоку, має значні розміри та здатний посилювати оптичне випромінювання. Ці лазери працюю в безперервному режимі, дозволяють отримувати потужність близько 105 Вт при їх ККД - 1%. Газодинамічний лазер на CO2 дозволяє отримати випромінювання з = 18,4; 16,7; 162 мкм. Той самий лазер на CO має λ=5 мкм.