December 03 2016 02:23:29
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
оптический резонатор
Физические основы информации

Для увеличения спектральной плотности энергии резонансного излучения активная среда, где создается инверсная населенность уровней N2 > N1, Е2 > Е1, помещается в оптический резонатор. Оптический резонатор представляет собой систему из двух зеркал, размещенных на некотором расстоянии друг от друга. Эти зеркала могут иметь разную геометрическую форму. В простейшем случае двух плоских зеркал резонатор называется резонатором Фабри-Перо. Благодаря отражению излучения на зеркалах резонатор, обеспечивая многократное прохождение этого излучения через активную среду, создает положительную обратную связь между излучением и активной средой.

Генерация лазерного излучения начинается в том случае, когда за один проход резонатора увеличение энергии излучения за счет процессов вынужденного излучения возбужденных атомов среды превышает потери энергии этого излучения так же за один проход резонатора. Потери энергии излучения обусловлены поглощением среды, спонтанным излучением возбужденных атомов среды, и выходом излучения из резонатора.

В оптическом резонаторе с активной средой возбуждаются собственные моды резонатора, для которых выполняется следующее условие. После однократного прохода резонатора с двумя отражениями на зеркалах распределение электромагнитного поля излучения в поперечном сечении резонатора переходит само в себя с точностью до фазового множителя. Частотная ширина одной собственной моды определяется потерями этой моды и может быть существенно меньше естественной ширины линии для резонансного перехода атомов среды. Обычно стремятся получить одномодовый режим генерации, где возбуждение всех мод, кроме одной, подавлено каким-либо образом.

Первый лазер на основе кристалла рубина был создан Т.Мейманом в 1960 г. Существующие в настоящее время лазеры перекрывают диапазон длин волн от ультрафиолета до субмиллиметрового излучения. Разработаны зеркала с коэффициентом отражения R=1-10-6, что обеспечивает добротность собственных мод оптического резонатора порядка 1016. Благодаря специальным методам стабилизации излучения гелий-неонового газового лазера удается получить электромагнитную волну с очень узкой спектральной шириной Δλ ~ 3·10-9 мкм, что порядка размера электрона. Высокостабильные квантовые генераторы используются в квантовых часах, квантовых стандартах частоты, оптических гироскопах, для селективного возбуждения атомов и молекул с целью осуществления процессов фотодиссоциации, фотоионизации и фотохимических реакций.

Твердотельные лазеры на основе сапфира с титаном могут создавать импульсы излучения в ближнем инфракрасном диапазоне (λ=0,7÷1,05 мкм) с длительностью до 2÷3 периодов колебаний и интенсивностью излучения после прохождения каскада усилителей до 1020 Вт/см2.При отражении такого импульса возникает давление ~1016 Па, что по порядку величины равно давлению в центре Солнца (в центре Земли давление ~1012 Па). Это позволяет изучать процессы, протекающие в веществе, находящегося в экстремальных условиях (в центре звезд, при взрыве термоядерной бомбы). Проблему управляемого термоядерного синтеза пытаются решить путем использования мощного лазерного излучения для нагрева плазмы.

С помощью лазеров в принципе могут быть получены импульсы рентгеновского излучения с длительностью ~10-18 с на частоте ~1019 Гц. Для этого производится быстрая ионизация атомов лазерным излучением с интенсивностью ~1016 Вт/см2. В результате получаются электроны со скоростью V~ 0,1 с, столкновения которых с атомами приводит к их быстрому торможению и возникновению очень коротких всплесков рентгеновского излучения. Сверхкороткие импульсы излучения применяются для изучения быстропротекающих процессов.

Теперь мы рассмотрим взаимодействие электромагнитного излучения с веществом в условиях теплового равновесия. Проблема теплового равновесия между веществом и излучением находилась в центре внимания физики конца XIX века. Дело в том, что вещество, состоящее из конечного числа бесструктурных частиц, обладает конечным числом степеней свободы и соответственно конечной энергией теплового движения при заданной температуре. Излучение, занимающее конечный объем, всегда обладает бесконечным числом степеней свободы, и согласно закону о равнораспределении энергии теплового движения по всем степеням свободам, должно обладать бесконечной тепловой энергией при любой конечной температуре. Отсюда следует вывод, что тепловое равновесие между излучением и веществом невозможно. Однако такое заключение противоречит опыту.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.04 секунд 4,189,930 уникальных посетителей