Astronet > Lazery i ih primenenie

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Lazery i ih primenenie

M. F. Sem (Rostovskii gosudarstvennyi universitet, Rostov-na-Donu)
Opublikovano v Sorosovskom obrazovatel'nom zhurnale, N 6, 1996 g. Soderzhanie

Svoistva lazernogo izlucheniya

V nastoyashee vremya lazery perekryvayut diapazon ot ul'trafioleta do submillimetrovyh voln, dostignuty pervye uspehi v sozdanii rentgenovskih lazerov, sozdany perestraivaemye po chastote lazery. Moshnost' lazernogo izlucheniya v nepreryvnom rezhime mozhet byt' poryadka 10⁵-10⁶ Vt, v impul'snom - do 10¹²-10¹³ Vt, pri etom udaetsya dostich' intensivnostei poryadka 10¹²-10¹⁶ Vt/cm². Sushestvenno, chto eti moshnosti mogut byt' skoncentrirovany v chrezvychaino uzkih spektral'nyh i vremennyh intervalah. Dlitel'nost' impul'sa izlucheniya v lazerah, rabotayushih v rezhime sinhronizacii mod, mozhet sostavlyat' 10^-12-10^-13 s i special'nymi metodami dovodit'sya do 10^-15 s (za eto vremya svet prohodit vsego 3*10^-5 sm), to est' lazery obladayut udivitel'no vysokoi stepen'yu koncentracii energii vo vremeni. Monohromatichnost' lazernogo izlucheniya, opredelyaemaya kak $\Delta \nu_{\Box} / \nu_0$ ( $\Delta \nu_{\Box}$ - shirina linii generacii, $\nu_0$ - ee central'naya chastota), pri rabote lazera na odnoi chastote i v nepreryvnom rezhime v principe ogranichena shumami [Sovetskaya enciklopediya, 1969, Tarasov L.V., 1981]. Ispol'zuya special'nye metody stabilizacii, udaetsya poluchit' otnositel'nuyu stabil'nost' chastoty $\Delta \nu_{\Box} / \nu_0 = 10^{-12} - 10^{-13} (\Delta \nu_{\Box} = 50-500 Gc)$ [Bryunner V., Yunge K., 1991]. V sluchae lazera, rabotayushego v mnogomodovom rezhime, monohromatichnost' svyazana s chislom generiruemyh mod i mozhet sostavlyat' neskol'ko gigagerc. V impul'snom rezhime raboty minimal'naya shirina linii ogranichena velichinoi, obratnoi dlitel'nosti impul'sa. Vysokaya stepen' monohromatichnosti lazernogo izlucheniya opredelyaet vysokuyu spektral'nuyu plotnost' energii - vysokuyu stepen' koncentracii svetovoi energii v ochen' malom spektral'nom intervale. Vysokaya monohromatichnost' oblegchaet fokusirovku lazernogo izlucheniya, poskol'ku pri etom hromaticheskaya aberraciya linzy stanovitsya nesushestvennoi. Kogerentnost'. Lazery obladayut chrezvychaino vysokoi po sravneniyu s drugimi istochnikami sveta stepen'yu kogerentnosti izlucheniya, vremennoi i prostranstvennoi. Napomnim, chto vremennaya kogerentnost' opredelyaetsya vremenem t_k, v techenie kotorogo izluchenie, ispushennoe iz odnoi tochki istochnika (ili prihodyashie v dannuyu tochku prostranstva), ostaetsya kogerentnym (skazhem, daet interferencionnuyu kartinu v interferometre Maikel'sona). Prostranstvennaya kogerentnost' opredelyaetsya kak kogerentnost' izlucheniya, ispushennogo iz raznyh, nahodyashihsya na nekotorom rasstoyanii drug ot druga tochek istochnika, i mozhet byt' opredelena po kontrastu interferencionnyh polos v izvestnom opyte Yunga s dvumya shelyami. Pri rabote lazera v odnomodovom rezhime dostigaetsya polnaya prostranstvennaya kogerentnost', chto opredelyaet vysokuyu napravlennost' lazernogo izlucheniya i delaet vozmozhnym ego fokusirovku v pyatno chrezvychaino malyh razmerov (poryadka dliny volny). Vremennaya kogerentnost', svyazannaya s monohromatichnost'yu (vremya kogerentnosti $t_k = 1 / \Delta \nu_{\Box}$ ), okazyvaetsya tozhe ochen' vysokoi. Tak, dlya nepreryvno rabotayushego lazera na He-Ne v odnochastotnom rezhime pri $\Delta \nu_{\Box} \approx 1 kGc t_k = 10^{-3} c$ i dlina kogerentnosti l_k = t_kc (s - skorost' sveta) sostavlyaet 3*10⁷ sm (300 km), v to vremya kak dlya nelazernyh istochnikov sveta (naprimer, natrievaya lampa) t_k = 10 c (l_k = 3 sm). Takim obrazom, s ispol'zovaniem lazerov mozhno nablyudat' interferencionnuyu kartinu dazhe pri raznosti hoda luchei v neskol'ko kilometrov. Napravlennost' lazernogo izlucheniya vo mnogom opredelyaetsya tem, chto v otkrytom rezonatore mogut vozbuzhdat'sya tol'ko takie volny, kotorye napravleny po osi rezonatora ili pod ochen' malymi uglami k nei. Pri vysokoi stepeni prostranstvennoi kogerentnosti ugol rashodimosti lazernogo lucha $\theta$ mozhet byt' sdelan blizkim k predelu, opredelyaemomu difrakciei. Tipichnye znacheniya $\theta$ sostavlyayut: dlya gazovyh lazerov (0,5-5)*10^-3 radian, u tverdotel'nyh (2-20)*10^-3 radian, u poluprovodnikovyh (5-50)*10^-2 radian [Bryunner V., Yunge K., 1991]. Yarkost'. Blagodarya vysokoi napravlennosti lazernye istochniki sveta obladayut ochen' vysokoi yarkost'yu, iz-za chego na misheni mozhno poluchit' ochen' bol'shuyu intensivnost' sveta. Tak, gelii-neonovyi lazer s moshnost'yu vsego 10 mVt i rashodimost'yu izlucheniya 3*10^-4 radian pri ploshadi puchka 0,1 sm² imeet yarkost' 10⁶ Vt/(sm²*steradian), chto vo mnogo raz prevyshaet yarkost' Solnca (130 Vt/(sm² steradian)). (Otsyuda vyrazhenie, chto lazer yarche tysyachi solnc.) Perechislennye vyshe svoistva delayut lazery unikal'nymi istochnikami sveta i opredelyayut vozmozhnost' ih mnogochislennyh primenenii.

Nazad | Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: lazer - kvantovyi usilitel' - kvantovyi generator - kogerentnost' - inversnaya naselennost' - mazer - spontannoe izluchenie - vynuzhdennoe izluchenie - nakachka - opticheskii rezonator - moda kolebanii
Publikacii so slovami: lazer - kvantovyi usilitel' - kvantovyi generator - kogerentnost' - inversnaya naselennost' - mazer - spontannoe izluchenie - vynuzhdennoe izluchenie - nakachka - opticheskii rezonator - moda kolebanii

Sm. takzhe:

Luchi lazerov pomogayut uspokoit' atmosferu

Lazer b'et v centr Galaktiki

Ataka lazernoi opornoi zvezdy

Tumannost' s lazernymi luchami

Chetyre lazera nad Mauna Kea

Papa usmiryaet Omikron Kita

Lazernyi vystrel v centr Galaktiki

Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce