Диэлектрики для оптической генерации

Атомы в молекулах располагаются на разных энергетических уровнях. Если возбужденный атом самопроизвольно переходит с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень, он излучает фотон, т.е. частицу света. Такое излучение называют спонтанным (самопроизвольным).

В качестве активных диэлектриков для оптической генерации применяют большое количество твердых, жидких и газообразных материалов, содержащих активирующие примеси (ионы Сr³⁺, Nd³+, Fe³⁺, Ni³⁺, Cd³⁺,U³⁺).

Материалы для твердотельных лазеров. В качестве активного элемента твердотельных лазеров используют кристаллические ди­электрики, к которым относятся высокотемпературные монокрис­таллы окислов ZnO, Al₂O₃, ТiO₂, Si0₂, вольфраматы, молибдаты, ниобаты и другие кислородные соединения; монокристаллы фто­ридов СaF₂, BaF₂, LaF₃, MnF, а также стекла на основе кислород­ных соединений и фторидов. Наибольшее применение из монокри­сталлов получили рубин, гранат и флюорит.

Материалы для жидких лазеров. В качестве активных сред в жидких лазерах используют раство­ры неорганических редкоземельных соединений редкоземельных элементов, растворы дикетонатов редкоземельных элементов (ев­ропия, тербия) в органических растворителях.

Материалы для газовых лазеров. В маломощных лазерах с высокой монохроматичностью излу­чения (электромагнитное излучение, обладающее очень малым разбросом частот) используют газы с низкой электрической прочностью.При работе мощных лазеров инфракрасного диапазона использу­ют колебательные и вращательные переходы молекулярных газов.

Электролитические материалы

Для эффективного использования оптического излучения лазе­ров и других генераторов света необходимо управлять этим излу­чением. Для изменения основных параметров излучения (амплиту­ды, частоты, фазы, вектора поляризации и управления световым лучом) используют специальные устройства - модуляторы' лазер­ного излучения, которые изготавливают из материалов, обладаю­щих электрооптическим эффектом.

Электрооптический эффект заключается в изменении показате­лей преломления диэлектрика под воздействием электрического поля. Зависимость показателей преломления от напряженности электрического ноля может быть линейной и квадратичной. Сле­довательно, электрооптические материалы подразделяются на ма­териалы с линейным электрооптическим эффектом и с квадратич­ным электрооптическим эффектом.

Лекция 9, 10, 11, 12, 13. Проводники

Классификация:

по агрегатному состоянию:

- газообразные - все газы и пары, в том числе пары металлов;

При достаточно малых значениях напряженности электрического поля они являются диэлектриками и обладают высоким удельным электрическим сопротивлением. Но при напряженности электрического поля, которое обеспечивает начало ионизации, газ может стать проводником, в котором перенос электрических зарядов осуществляется электронами и ионами. Если в единице объема сильно ионизированного газа наступает равенство между числом электронов и положительных ионов, то такой газ представляет собой особую проводящую среду, называемую плазмой.

Проводимость газов и паров используют в газоразрядных приборах.

- жидкие - расплавы металлов и растворы (в частности, водные) и расплавы солей, кислот и других веществ с ионным строением молекул.

Механизм прохождения электрического тока через твердые и жидкие металлы обусловлен направленным движением свободных электронов под воздействием электрического тока, который созда­ется приложенным извне напряжением. Поэтому твердые и жидкие металлы называют проводниками с электронной (металлической) электропроводностью или проводниками первого рода.

Растворы и расплавы солей, кислот и щелочей, проводящие элек­трический ток, называют электролитами или проводниками вто­рого рода. При прохождении электрического тока через электро­лит, в который погружены электроды, электрические заряды пере­носятся вместе с частицами молекул (ионами) электролита. На элек­тродах происходит выделение веществ из раствора. Большинство металлов имеют высокую температуру плавления. Толь­ко ртуть и некоторые специальные сплавы (например, сплавы сис­темы индий-галий) могут быть использованы в качестве жидких проводников при нормальной температуре.

Электролиты используют в технологии изготовления различных элементов радиоэлектронных устройств.

К твердым проводникам относят металлы и сплавы.

В твердом состоянии металлы имеют кристал­лическую структуру, для которой характерен особый вид металли­ческой связи между атомами. При прохождении электрического тока через контакт различных металлов не происходит переноса веще­ства одного металла в другой, как это имеет место при прохожде­нии тока в электролитах, поскольку перенос электрических заря­дов осуществляется только электронами.

по характеру применения в радиоэлектронных приборах металлические материалы разделяют на материалы высокой проводимости (удельное электрическое сопротивление р<0,1 мкОмм) и материалы с высоким сопротивлением.

Материалы с высокой проводимостью (железо, медь, алюминий, золото, серебро и др.) используют как основу в контактных мате­риалах и припоях, для изготовления проводов, микропроводов, проводящих покрытий и пленок, различных токопроводящих де­талей.

Материалы с высоким сопротивлением используют в качестве резистивных материалов и материалов для термопар. Наиболее известные сплавы с высоким сопротивлением: медно-марганцевые (манганины), медно-никелевые (константаны), сплавы железа, ни­келя и хрома (нихромы).

Материалы, обладающие ничтожно малым удельным электри­ческим сопротивлением при очень низких температурах называ­ются сверхпроводниками. Свойством сверхпроводимости обладают ртуть, алюминий, свинец, ниобий, соединения ниобия с оловом, титаном и др.