Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
а-Сера................... • 216
Ниобат лития..................248
Кварц ........................................4(5(5
«-Сера........................................470
Ниобит лития....................D^O
Вольфрамат кальция............. • 911
Стильбен................................997
Полистирол..................^ 001
Кальцит .........................084
Алмаз ..... ..............JJ"
Нафталин...................1380
Стильбен...................1591
Триглицинсульфат 2422
Триглицинсульфат..............................2702
Триглицинсульфат..............................3022
Полистирол................. • 3054
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник по лазерам/Под ред. А. М. Прохорова. M.: Советское радио, 1978.
2. Таблицы физических величин/Под ред. И. К. Кикоина. M.: Атомиздат, 1976.
3. Барьяхтар В. Г., Иванов Б. А., Четкий М. В.// Успехи физ. наук. 1985. Т. 146, вып. 3. С. 425.
894 Глава 34
ЛАЗЕРЫ
М. Е. Бродов, В. П. Яновский
34.1. ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Лазеры, или оптические квантовые генераторы (ОКГ) — это устройства для генерации когерентного оптического излучения, основанные на использовании эффекта вынужденного излучения (термин «лазер» происходит от английского light amplification by stimulated emission of radiation, что означает усиление света с помощью вынужденного излучения).
При наличии инверсной населенности уровней энергии E2 и E1 активной среды (Е2>Еt), т. е. при выполнении условия N2/g2>Nlgl (N2, Nu g2, gt — населенности и кратности вырождения уровней E2, E1) вынужденное излучение превалирует над поглощением и свет с резонансной частотой со=E2—EJ Ii усиливается при прохождении через среду. Усиленный таким образом свет люминесценции активной среды называют излучением сверхлюминесценции. Для возникновения генерации вводят положительную обратную связь, располагая активную среду в оптическом резонаторе, который в простейшем случае представляет собой два параллельных зеркала. Одно из зеркал резонатора делается полупрозрачным для частичного вывода излучения. Пространственное распределение поля генерируемого излучения соответствует собственным колебаниям резонатора, называемым модами. Различают продольные и поперечные моды, относящиеся к распределению поля вдоль оси резонатора и в плоскости, перпендикулярной оси. Искусственное снижение добротности резонатора позволяет достичь значительного коэффициента усиления активной среды без возникновения генерации. Последующее быстрое включение добротности приводит к генерации мощных световых импульсов малой длительности (гигантских импульсов).
Основными свойствами лазерного излучения, отличающими его от излучения других источников света, являются:
1) высокая когерентность (объем когерентности может превышать в IO17 раз объем когерентности световой волны той же интенсивности, получаемой от самых моноэнергетических нелазерных источников света);
2) возможность генерации импульсов предельно малой длительности (до т~ 1,6-IO-14C);
3) высокая мощность излучения (до IO14 Вт) в импульсном режиме генерации.
Лазеры различаются:
1) по типу активной среды — газовые (атомные, ионные, молекулярные), твердотельные (на примесных кристаллах и стеклах, полупроводниковые, на центрах окраски), жидкостные;
2) по режиму генерации — непрерывные, импульсные (в режиме свободной генерации, с модуляцией добротности).
Сведения о принципах и режимах работы лазеров можно найти, к примеру, в [1, 2, 3].
34.2. ГАЗОВЫЕ ЛАЗЕРЫ
В настоящее время инверсная населенность и генерация в газообразной среде получены более чем на 6000 переходов. Газовые лазеры работают в очень широком диапазоне длин волн — от вакуумного ультрафиолета до инфракрасной области спектра — как в импульсном, так и в непрерывном режиме.
Малая плотность и высокая однородность газооб-
разной активной среды обусловливают высокую направленность и моноэнергетичиость лазерного излучения. Вместе с тем малая плотность газов не позволяет получить высокую плотность возбужденных частиц и такого удельного энергосъема, как в лазерах на основе конденсированных сред.
Методы создания инверсной населенности [4J. Специфика газов проявляется и в многообразии физических процессов, применяемых для создания инверсной населенности. К их числу относятся возбуждение при соударениях в электрическом разряде, химическое возбуждение, фотодиссоциация, газодинамические процессы, оптическая накачка, электронно-лучевое возбуждение.
В подавляющем большинстве газовых лазеров инверсия населепностей создается в электрическом разряде. При этом электроны разряда возбуждают газ, создавая инверсию населенностей уровней энергии ионов, нейтральных атомов, устойчивых и неустойчивых молекул, Газоразрядный метод применим для возбуждения лазеров как в непрерывном, так и в импульсном режиме. Электрический разряд в газе бывает самостоятельным и несамостоятельным. Несамостоятельные разряды могут быть получены в газах высокого давления и больших объемах. Переход к несамостоятельным разрядам позволил резко поднять мощность и энергию излучения прежде всего таких лазеров с большим КПД, как С02-ла-зеры.
