
- •Isbn 5-03-001053-х (русск.) isbn 0-306-42967-5 (англ.)
- •1.1. Спонтанное и вынужденное излучение; поглощение
- •1.1.1. Спонтанное излучение (рис. L.Lf а)
- •1.1.2. Вынужденное излучение (рис. 1л?б)
- •1.2. Принцип работы лазера
- •1.3. Схемы накачки.
- •БН&лиогека вшшгездячшсогв институт з
- •1.4. Свойства лазерных пучков
- •1.4.1. Монохроматичность
- •1.4.2. Когерентность
- •1.4.3. Направленность
- •Электромагнитная Волна
- •1*4.4. Яркость
- •1.4.5. Импульсы малой длительности
- •1.5. Структура книги
- •2.1. Введение
- •2.2. Теория излучения черного тела [1]
- •2.3. Поглощение и вынужденное излучение
- •2,3.1. Вероятности поглощения и вынужденного излучения
- •2.3.3. Механизм уширения линии
- •2.3.3.1. Однородное ушарение
- •2.3.3.2. Неоднородное уширение
- •2.3,3.3. Выводы и примеры
- •2.3.4. Сечение перехода, коэффициенты поглощения и усиления
- •2.4, Спонтанное излучение
- •2.4 Л. Полуклассический подход
- •2.4.2. Квантовоэлектродинамический подход
- •2.4.3. Термодинамический подход Эйнштейна
- •2.4.4. Связь между спонтанным временем жизни
- •Ол *споит
- •2.4.5, Заключительные замечания
- •2.5. Безызлучательная релаксация [11]
- •2.6. Насыщение
- •2.6.1. Насыщение поглощения; однородно уширенная линия
- •2.6.3. Неоднородно уширенная линия
- •2.7. Релаксация многоатомной системы
- •2.7.1. Захват излучения
- •2.7.2. Сверхизлучение и суперлюминесценция
- •2,8. Вырожденные уровни
- •2.9. Молекулярные системы
- •2,9,1. Энергетические уровни молекул
- •2.9.2. Заселенность уровней при тепловом равновесии
- •2.9.3. Излучательные и безызлучательные переходы
- •2.9.4. Квантовомеханический расчет вероятностей
- •Литература
- •3.1. Введение
- •3.2. Оптическая накачка [1, 2]
- •3.2.1. Кпд накачки
- •3,2.2. Излучательная эффективность и эффективность передачи1)
- •3,2.5. Заключительные замечания
- •3.3. Электрическая накачка
- •3.3.1. Физические свойства газовых разрядов [10—12]
- •3.3.2. Возбуждение электронным ударом
- •3.3.2.1. Сечение электронного удара [13]
- •3.3.2.2. Распределение энергии электронов
- •3.3.2.4. Уравнение ионизационного равновесия
- •3.3.2.5. Вычисление скорости накачки
- •3.3.3. Возбуждение посредством (около)резонансной
- •3J1. Покажите, что упругие столкновения встречаются значительно более
- •3.12. Теория амбиполярной диффузии дает следующее соотношение между электронной температурой т„ и произведением pD:
- •Литература
- •4.1. Введение
- •4.2. Некоторые разделы геометрической и волновой оптики
- •4.2.1. Матричная формулировка геометрической оптики [1]
- •4.2.2. Интерферометр Фабри—Перо [2]
- •4.2.3. Многослойные диэлектрические покрытия [3, 4]
- •Падают пучок
- •Отраженный
- •4.3. Время жизни фотона и добротность резонатора
- •4.4. Плоскопараллельный резонатор
- •4.4.1. Приближенная теория
- •4.4.2. Теория Фокса и Ли
- •4,5, Конфокальный резонатор [8]
- •4.6. Распространение гауссова пучка
- •Волны (б).
- •4.7. Обобщенный сферический резонатор [8]
- •4.7.1. Амплитуды мод
- •4.7.2. Резонансные частоты и дифракционные потери
- •4.7.3. Условие устойчивости
- •1 Положительная
- •(Кпршщтщшт ветвь
- •Отрицательная йетвь
- •4.8. Неустойчивые резонаторы [14, 15]
- •4.8.1. Геометрическое описание
- •4.8.2. Описание с помощью волновой оптики
- •4.8.3. Достоинства и недостатки неустойчивых резонаторов
- •4.8.4. Неустойчивые резонаторы с переменным коэффициентом отражения
- •Литература
- •5Л. Введение
- •5.2. Скоростные уравнения [2, 3]
- •5.2.1. Четырехуровневый лазер
- •5.2.2. Трехуровневый лазер
- •5.3. Непрерывный режим работы лазера
- •5.3.1. Четырехуровневый лазер
- •5.3.2. Трехуровневый лазер
- •5.3.3. Оптимальная связь на выходе лазера [7]
- •5.3.4. Перестройка частоты генерации лазера
- •5*3.5. Одномодовая и многомодовая генерация
- •5.3S.L Причины возникновения многоходовой генерации
- •5.3.5.2. Одномодовый режим генерации
- •5*3.6. Два числовых примера
- •5.3.8. Провал Лэмба и активная стабилизация
- •5.4, Нестационарный режим работы лазера
- •5.4Л, Релаксационные колебания в одномодовых лазерах
- •5.4.2, Пичковый режим многомодовых лазеров
- •5.4,3. Модуляция добротности [21]
- •5.4.3.1. Методы модуляции добротности
- •Дисррскшрозиитт пучок
- •5.4.3.2. Режимы генерации
- •5.4.3.4. Числовой пример
- •5.4.4. Модуляция усиления
- •5.4.5. Синхронизация мод [26, 27]
- •5.4Mj. Методы синхронизации мод
- •Машцштшйсн поглотитель
- •5.4.5.2. Лазерные системы с сихронизацией мод
- •5.4.6. Разгрузка резонатора
- •Выходной пучок
- •Ахтпшная среда
- •Дифрагированные пучки
- •5.5. Заключительные замечания
- •Литература
- •5. Непрерывный и нестационарный режимы работы лазеров
- •6.2. Твердотельные лазеры
- •6.2.1. Рубиновый лазер [1]
- •6.2.2. Неодимовые лазеры [4—6]
- •6.2.2.1. Nd : yag-лазер
- •6.2X2. Стекло с неодимом [7]
- •6.2.3. Лазер на александрите [8]
- •6.3.1. Лазеры на нейтральных атомах
- •6.Зал. Гелий-неоновые лазеры
- •6.3.1.2. Лазеры на парах меди и золота [12]
- •6.3,2. Ионные лазеры
- •6,3.2.1. Аргоновый лазер [13, 14]
- •Метастабитные уровни
- •6.3.3. Молекулярные газовые лазеры
- •6,3.3.3. Азотный лазер [21]
- •6.3.3.4. Эксимерные лазеры [22]
- •6.4. Жидкостные лазеры (лазеры на красителях) [23]
- •6.4.1. Фотофизические свойства органических красителей
- •Синметные Тршетные состояния состояния
- •6,4.2, Параметры лазеров на красителях
- •Модулированной добротностью.
- •Зеркало накачки
- •6.5. Химические лазеры [26f 27]
- •6.5.1. Лазер на hf
- •6.6. Полупроводниковые лазеры [28]
- •6.6.1.3. Излучательные и безызлучательные переходы
- •6.61.4. Квазиуровни Ферми
- •6.6.2.1. Лазер на гомопереходе
- •6.6.2.2. Лазер на двойном гетеропереходе
- •6*6.4. Применения полупроводниковых лазеров
- •6.6.5. Упрощенная теория полупроводникового лазера
- •6.7. Лазеры на центрах окраски [37]
- •3EpKpj7i? с „высокой
- •I V/ ospxcuw Сатрираше rtrtacmuxxti
- •6,8. Лазер на свободных электронах [3.8]
- •6.9. Рентгеновские лазеры
- •6.10. Сводка параметров
- •Назовите хотя бы четыре лазера, длины волн которых попадают в ик-область спектра.
- •Вычислите ширину лэмбовского провала для с02-лазера с продольной прокачкой и сравните ее с доплеровской шириной.
- •Литература
- •7.1. Введение
- •7.2. Монохроматичность
- •7.3. Комплексное представление полей
- •7,4. Статистические свойства лазерного излучения и излучения тепловых источников
- •7.5. Когерентность первого порядка [3]
- •7.5.1. Степень пространственной и временной когерентности
- •7.5.2. Измерение пространственной и временной когерентностей
- •Сзетазал волна
- •7.5.3. Соотношение между временной когерентностью и монохроматичностью
- •7.5.5. Пространственная и временная когерентность одномодовых и многомодовых лазеров
- •7.6. Направленность
- •7.6.1. Пучки с полной пространственной когерентностью
- •(Лампы).
- •7.7. Лазерная спекл-картина [6, 7]
- •7.8. Яркость
- •7.9. Сравнение лазерного и теплового излучений
- •Литература
- •Преобразование лазерного пучка: распространение, усиление, преобразование частоты, сжатие импульса
- •8.1. Введение
- •8.2. Преобразование в пространстве; распространение гауссова Пучка
- •8.3. Преобразование амплитуды: лазерное усиление [6—8]
- •8.4. Преобразование частоты; генерация второй гармоники и параметрическая генерация [9-11]
- •8.4.1. Физическая картина
- •Химическая формула
- •8.4,1.2, Параметрическая генерация
- •8*4,2. Аналитическое рассмотрение
- •8.4.2.1. Параметрическая генерация
- •2Ш ф exp[/(aJte)l (8.90а)
- •8.5. Временное преобразование; сжатие импульса
- •6;Ic Дифракаматая решетка Сжатый импульс " о, г т д ифрякцаонноя решетки Одн&уюдззсе оптическое волокно
- •6 Пс примерно в 10 раз.
- •Литература
- •Полуклассическая теория взаимодействия излучения с веществом
- •Пространственно-зависимые скоростные уравнения
- •Теория активной синхронизации мод для однородно уширенной линии
- •Литература
- •Глава 1
- •Глава 2
- •Глава 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Периодическая последова-
- •При замене суммы интегралом получается не тельность импульсов, а одиночный импульс.
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Только в 2 раза. .
- •Глава 8
- •Введение
- •5.3. Непрерывный режим работы лазера 245 .
- •6. F Полупроводниковые лазеры г28м
Глава 7
t v т
да2£2 (t) = 2l (/), где были использованы формулы (7.4) и (7,5) и. где время интегрирования 2Г включает в себя несколько оптических циклов.
7,3. В точке с пространственной координатой г аналитический сигнал, представляющий собой волну на рис, 2.5, имеет вид V = £и ехр ЩФ — со*)], где Ф — случайная переменная, претерпевающая скачки с плотностью вероятности, определяемой выражением (2.52). Тогда мы можем записать Г^>(т) =
= ([VV + t)V* (0]корр + fV(t+T) К^(0]некорр). где [V(t н-т) V* (01корр =
= El ехр (-Ш) - доля измерений по ансамблю частиц, при которых два сигнала в момент времени t и t + т оказываются коррелированными,
в то время как [V(t + т) У* (01Некорр = ехР I —* (<от —Д0)] — часть измерений, при которых два сигнала оказываются некоррелированными вследствие фазового скачка АФ между двумя временными точками. Поскольку АФ —
случайный фазовый угол, величина (£Jj ехр [—/ (сот - Аф)]) равна нулю и тЧО сводится к р<1) — ^£jj ехр (—/сот.)^ = [£| ехр (—/сотр (т), где р (г— вероятность того, что фазовый скачок не произошел после временной задержки т. Тогда из (2.54) получаем выражение Г^* = £q ехр J—(/сот — х/%с)
которое справедливо при т > 0. Из (7.14) находим = ехр [-(wot +фс) опять же справедливое при т > 0. Если мы теперь захотим распространить предыдущее выражение на область т < 0, то достаточно просто вспомнить, что |y(1)(—*) I = |y(1>(?) |. Тогда для любого т мы можем записать Y(1)W = ехр [—(/сот + т/тс)]. Время когерентности равно w = (hi 2)тс.
Ic = (//2)[1 + ехр(—|т /Tc)cos сот], где т — 2(La — Li)Icq и / — интенсивность падающей на интерферометр волны. Заметим, что при т = 0 имеем h = /, и, таким образом, нет отраженного интерферометром света, идущего в направлении падающего пучка. Тогда из выражения (7.22) с помощью решения задачи (7.3) нетрудно получить видность полос в виде У? = — ехр (—| т| /Тс)«
AL = Я = 10,6 мкм. Из (7.36), применив знак равенства, получаем
Lc = СоТког = £о/4лДУгек = 2390 м.
7.9. Если бы пучок был дифракционно-ограниченным, то его расходимость была бы равна 8^ = 1,22Я/0 = 0,216 мрад. Из (7.54) получаем w0 =
—- |2)л/2лл/^1 2 0 58 мм
Только в 2 раза. .
Можно измерить радиус пучка г в фокальной плоскости линзы (например, как радиус, при котором интенсивность уменьшается вдвое по сравнению с максимальным значением) и тогда с помощью (7.44) можно получить 9 =rlf, где / — фокусное расстояние линзы.
Радиус г точечного бтверстия должен удовлетворять соотношению г ж & l,22X/i/Dt.
Для синусоидальной волны имеем V = £ехр[i(f - со/)!, где как £, так и ф не зависят от времени. Тогда Г*1* (/ь t%) = (£' ехр f—/со (/, — /2)]) = -^expf-ico^i -/2)]= K(/i) У* (t2).
Глава 8
Линза должна иметь фокусное расстояние / = 14,3 см и должна быть помещена на расстоянии Li я* 85 см от перетяжки пучка размером 0,5 мм.
/ = 0,752 м.
Поскольку Г* = 0,534 Дж/см2, а Гвх = 0,321 Дж/см2, выходной поток, согласно (8.33), равен Г = 2,33 Дж/см2. Выходная энергия £вых=73б мДж, насыщенное усиление О = 7,36, а извлекаемая доля запасенной энергии равна примерно 83 %.
Предположим, что время жизни нижнего лазерного уровня (4/11/2) усилителя на стекле с неодимом равно 50—100 не. В случае входного импульса длительностью 1 не усилитель ведет себя, таким образом, как трехуровневая система. Поскольку Г, = ftv/20 = 3,12 Дж/см2, из (8.33) получаем Гвх = = 3,59 Дж/см2 (т.е. Евх = 228 Дж). Полная энергия, которую можно снять в усилителе, работающем по трехуровневой системе, равна £av = = (N/2)Alhv= AYs\n Go = 275 Дж, где N — инверсия населенностей, А — площадь сечения усилителя, I — его длина.
8.8. Усилитель работает по трехуровневой схеме. Тогда V» = hv/2oz = = 87 м Дж/см*, £вых = 50,5 Дж, G = 2,97t £av/V = (N/2)h\^ N,hv/2z = = aghv/2az = 3,48 Дж/л.
8.11. Указание. Сначала покажите, что показатель преломления для необык- новенной волны ле(2о>, 0) на частоте 2о) можно записать в виде Ле(2(*>, в) =
=rt^nf/K-?)2s*n2®+(4)2cos2^]1/2- Далее подставим это выражение в (8.56).
8.12. 0ш 42,2°.
8.15. Пользуясь выражением для пороговой интенсивности /. вычисленной в задаче 8Л4. получаем / =? 156 Вт/см2. Пороговая мощность накачки тогда равна Рпор « 12,25 мВт.
8.16. Из (8.91) получаем /вг = М/2ш* (2/Z)4'2 — 2,75 см, где Z= 1/еоСо =
=337 Ом-импеданс свободного пространства, а I - интенсивность падающей волны. Следовательно, Ц = [th (///вг)р =*-51,9 %, где / = 2,5 см-
длина кристалла.
Предметныйуказатель
95
Берна
— Оппенгеймера приближение
100
Брюсгера
угол
183
хронизация мод -среда 14. 15
Акустооптическив модулятор 289
Брэгга режим 291
модуляция добротности 289
Рамана — Нага режим 291
Аналитический сигнал 443 Ар= ллааззеерная4трубка356
-синхронизация мод 321
Безызлучательная релаксация 67
внутримолекулярная 69
в полупроводниках 70
фёрстеровского типа 69
Син
94, 90,
Газовый разряд 136 анодное падение 136
- -катодное темное пространство 157
отрицательное свечение 137
положительный столб 136
Газодинамические лазеры 375 Галогениды инертных газов, лазер 383 Гауссова форма линии 51
Гауссов пучок, a bcd закон распростри пня 209. 218, 482
— — аналитическое выражение 202 -и ЛВСО-матрицы 209
конфокальный параметр 204 -параметр q 208, 209
480
=3207 207
-распространение 207, 479,
-расходимость 461 -рэ л ее века я длина 208
фокусировка 210, 211
Гелий-кадмиевый лазер 358 Гелий-неоновый лазер 346—350
генерация4^Геторо"6 трмонике 493, 494,
500, 51! Горячие полосы 97 Групповая скорость 516 - - дисперсия 517 Гюйгенса принцип 21, 190
Ван Циттерта - Цернике теорема 465 Бибронные переходы 96 Вагнера - Вайскопфа приближение 60 Видность полос 451
Винера — Хинчина теорема 44 Возмущений теория нестационарная 529 Волноводные лазеры 370 Вращательные уровни 94
-- заселенность 94, 95
- правила отбора 103 Временная когерентность 19. 20
- • измерение 452 многомодовых лазеров 458, 459 нестационарные пучки 456
— степень 448
Время жизни классического дипольного момента 57, 58
- фотона в резонаторе 184, 185, 242
- - пространственное 257 частотное 257
Вынужденное излучение П. 12, 34, 38
- вероятность 34, 38
сечение 12, 54
Вырожденные уровни 85-88
функция распределения 88, 267
~ ~ эффективное время релаксации 88.
342
сеченне 88, 266
ДвуХуЧемнело*ля«ощий фильтр 253, 263
Двухатомные молекулы
——вибронные переходы 96
вращательные переходы 96
95. 96
структура
колебательно-вращательные переходы
вращательных уровней 95
типичные энергетические уровни 91.
380, 382
ые
пучки 462 2, 160, 191,
195,
потери
Дифракционные
202,215
со2 271
-Nd : YAG 268
Донлеровское уширение
^^СОглЛаазерР 33665 He-Ne-лазер 347
Естественное уширение 48
Газовые 343. 344
молекулярные 359, 360
Зеркала лазерные 179
— с изменяющимся коэффициентом отражения 229 Затягивание частоты 272-274 Захват излучения 81, 344, 350
Излучательное время жизни атомного
-П-еХ°к^с9сичбеского осциллятора 57, 58 Излучательные переходы 96—99
квантовомехаиичеекий расчет 99-103
Излучение черного тела 26
Планка теория 30, 31
Рэлел - Джинеа закон 30
Импульс
длительность, модуляция добротности
285, 300
— синхронизация мод 307, 315, 325, 540
обратная ширина спектра 311 -сжатие 511
Импульсная лампа ПО Инверсия населенностей И
критическая (пороговая) 15
частичная 378, 400
Интерферометры -Майкельсона 452
область дисперсии (свободная спектральная зона) 174, 175
резкость 176
сканирующие 176, 177
Фйбри— Перо 172
Юнга 451
Ионизационное равновесие 150
Ионные лазеры 353
Катодное темное пространство 136 К впз и монохроматическая полна 144
Кванте фотон
240
лазерная ширина л и н и и 274
— спонтанного излучения 60, 61
эффективность лазеров 249 Ксрра оптический эффект 518 Когерентность 18, 19
временная 18, 19, 448
время 19, 449
высокого порядка 473
длина 449, 453
намерение 451
первого порядка 473
пространственная 18, 19, 449, 463 Колебательно-вращательные переходы 95,
Кольцевой лазер 262, 263
одномодовый режим 262, 263
однонаправленное действие 262. 263
Комплексный параметр пучка q 208, 209 Конфокальный параметр 204 ~ резонатор 163, 196-207
дифракционные потери 202
молы 199 200
_ - неустойчивый 224, 225
резонансные частоты 200
Коэффициент использования энергии 299
КПД
лазеров 249
заполнение
сечения активной среды
249
накачка
249
-релаксация
нижнего уровня -связь
на выходе резонатора
250 249
Красители 386 Критическая пороговая
инверсия 15, 246, 250
- скорость накачки 246, 250 Ксеноиовая
плазма 118,
119
Лазер
-
- на александрит 340 343 атомном иоде 397
-- — галогенидах инертных газов .333
- гомопереходе 409» 411
-- двойном гетеропереходе 409, 411 красителях 386
параметры 392
поглощение и вынужденное излу- чение 388
подамик 6q 388. 390
схема энергетических уровней 389
фотофизические свойства 387
246,
428—
парах меди и золота 350—353
электронах
(ЛСЗ)
428
351, 379
свободных
425101
мод
433
центрах окраски
синхронной
полупроводниковыйрубиновый 332-335
с синхронизацией мод и
Химический 396, 397
экснмерный 381—386
Al„Gat_^ 412
СО 377-379
- О ^ 3^31
• Сг : Nd : GSGG 340 -DF400
GaAs 409, 411
Не — Cd 358, 359
- Не - Ne 315-350, 358, 359
- HF 398
сверхзвуковой 401
InGaAsP 4.13
- KrF 383, 384 N2 379-381
- Nd : YAG 335—338
Лазерная генерация
возникновение 279, 300
- когерентные свойства 456, 457
П°м°оГщ^ 2
246.22°50
стационарная,
условие 246
частота
273
Лазерная накачка
газодинамическая 109. 375
421
— другим лазерном 109 , 360, 120,
оптическая
пороговое значение 246, 250
трехуровневая система 250
— — химическая 109 396 397
- ~ четырехуровневая система 2-17
электронным ударом 133
Лазерное и тепловое излучения 472 Лазерные скоростные уравнения модуляция добротности 287
— — — иол \'1шоволн пковые ттязепьг 744
- трехуровневые лазеры 244 '
Четырехуровневые лазеры 213*
116
Лампа, эффективность нзл уча тельная
передачи И6, 119
Лоренца поправка на локальное ноле
— - гауссов пучок 209
-- оптические элементы 168
Лэмба придал 275, 277
для стабилизации частоты 277, 278
обращенный 278
— сдвиг 61
Люминесценция, квантовый выход 71
Мапштодниольные переходы 40 Мазер И
Максвелла распределение 50
Максвелла — Больцмана распределение
135
Матрицы abcd. см. Лучевые матрицы
Матричный элемент электрического дипольного момента 35, 101
Многослойные диэлектрические покрытия 179-184
Мода 28
Модуляда^ 281, 287
- - акустооптическая 289
— быстрое и медленное переключения
286
импулъсно-пернодический режим 296
^^а^ поглоти-
-Т-Ьрежимы генерации 295
- - селекция мод 294 теория 296
-электрооптическая 287
— усиления 303-305
Моды, гауссово распределение в резонаторе 188, 203
высшего порядка 199-202
поперечные 188
продольные 188
Эрмита - Гаусса 198 Монохроматичность 18, 442 Мэнли — Роу соотнопгекия 508, Ш:
Накачка 17, 108
ангармоническая 378
газодинамическая 109, 375, 376
квантовый выход 128, 130 - КПД 115, 131, 152
лазерная 109. 360, 421
оптическая 110
— скорость 18. 115 вычисление 151-153
пространственное распределение 148
— химическая 109. 396, 397
электронов
электрическая 108, 131 распределение энергии
"ИЗ
-электронный удар 138. 139
Направленность 20/2 Г
- пучков 459
-н- пространственная когерентность нол- частичная 21. 463
Населенность 13
Насыщающиеся поглотители 292, 293, 32!
- - модуляция добротности 292
синхронизация мод 317, 318
Насыщение 72
интенсивность 74, 78
поглощения 72» 73
усиления 77
- линия, уширенная неоднородно .79. ш
- .._ одноро ню 77 Нелинейная поляризация 492
Неодимовые лазеры 335 Неоднородное уширение 41, 43
влияние на работу лазера 356, 275
— — и синхронизация мод 314
-Н^ет 284
Неупругие столкновения 67, 134, 138 Нулеёые флуктуации вакуума 62 и ширина линии лазера 273
&ГЫкеоГеПр=„98463
Зд^^рТ/енн^™ «ЗГ Донатор 263
— для одиомодового лазера на красителе 263
Nd : YAG 265
Однородное уширение 41
и синхронизация мод 315, 537
причины 41, 48
Оптимальная связь на выходе лазера 251, 269
произведение pD (или pR)
Оптимальное 15!
СОглазер 368
Не - Ne-лазер 349
116,
излучательная эффективность
131
——квантовый выход 116, 130, 131
КПД 115, 131
распределение света 123
120.
эффективность передачи 116,
122, 131 поглощения
гауссовы
моды 187, 198 -дифракционные
потерн
100,
191,
195.
202,
215
добротность
186,
187
кольцеобразного
типа
263
конфокальные
163,
196
-концентрические (сферические)
162.
163
-моды 187, 194, 198, 203
~УвСетпь "отртца^ельшя 2220 -положительная 220
- обобщенные сферические 211
- общие свойства 161 плоскопараллельные 187
- - полусферические 164. 219. 34ft -резонансные частоты 162, 188, 200.
214
- - условие устойчивости 215 _ _ устойчивые 164, 219 - ширина линии 186 Осциллирующий диполь 58
tesras да»506
двухрезонаторкый 502
однорезонаторный 502
Параметры g резонатора 212
бы-
стрые 317, 321
- - медленные 318. 32! сталкивающиеся пмичльсы 396
Перестройка частоты лазера 252 двудучепреломляющим фильт- ром 253
-дифракционной решеткой 252
—» лоиэмой 252
Перетяжка пучка 203 Переход запрещенный 39» 40
разрешенный 39
сечение 54
— Q* н Я-ветви 98, 99
Пичковый режим, миогомодовыс лазеры 283
Плотность энергии излучения 31 Поглощение 12, 13
коэффициент 55 ~ сечение 12, 13 Поккельса ячейка 287
.— модуляция добротности 287
разгрузка резонатора 324
Полупроводники
заполнение уровней при тепловом равновесии 405
излучательные и беэызлучателъные
переходы 406
— энергетические состояния 402, 403 Полупроводниковые лазеры 401. 402 выходная мощность 416
дифференциальный КПД 424
и безызлучательные
—-на ^гомопереходе 409—412
двойном гетеропереходе 412
-накачка 409
_ _ распределенной обратной связью РОС 417-419
— упрощенная теория 421
фотофизические свойства 402
характеристики 414
Полусферический резонатор 164. 219. 348 Пороговая инверсия населенностей 246,
Потери дифракционные 160, 191, 195, 202, 215
— логарифмические 241
- на зеркале 240
йрНаК°ЙоЧтГреа, Р^ГоГ а2т2о2мн2^8 336
_Р_ _ вибронные 1(53
вращательно-колебательные 102
_ . вращательные 101, 103
ПрЖл^ще"* покрытие 182 Пространственная когерентность 19
измерение 451
многомодового лазера 457. 458
-степень 449, 450
Пучок дифракционно ограниченный 21
Размер пятна 203
^иПмеоРсетТьЯЖКе ПУЧКа 203
и степень пространственной когерентности 459, 460
пучка 21. 464
Резонансная передача энергии 133, 153. 154
Резонаторы, см. также Оптические резонаторы
— время жизни излучения 184, 185
применение 420
— Добротность 186. 187
- ст^лшл^^шш 275 Релаксационные колебания в лазерах 279 РОС-лазер 417-419
Самофокусировка 479 Сверхнзлученне 81
Сверхупругие столкновения (столкнове- ния второго рода) 68, 348 Сжатие импульса 517 Синглет-трнплетная конверсия 391 Сннхроннзация мод 312 активная 312, 316
амплитудно-модуляционная (AM)
313,314
медленно насыщающийся поглоти- тель 319
-пассивная 317, 318
частотно-модулированная ЧМ 316,
Скоростные уравнения 238. 243, 422
стационарное решение 24^, 250
Сохранение импульса 406. 501, 502 Спехл-картина 466
- размер зерна 467 Спонтанное время жизни 65, 66
— излучение 10, II, 56
ква нтовоэлектроди на м и ч ескн й под- ход 60. 61
полуклассический подход 57
усиленное 83
— - эйнштейна термодинамический подход 62. 63 Средняя энергия моды 30 Стабилизация частоты 275 Стекло с неодимом, лазер 338 Столкновительное уширение 41, 48
Супергауссов пучок 235
Суперлюминесценция 81. 82
3^SS^S? т 1-343
Температура ионная 135
- электронная 135. 144 Тепловая скорость атомов 50 электронов 135
Тепловое равновесие, см. Термодинамическое равновесие
— распределение, вырожденные уровни 86 Тепловые источники света 446
когерентность более высокого по-
рядка 475
-первого порядка 447
-статистические свойства 446
Термодинамическое равновесие
вырожденных уровней 85, 86
для полупроводника 405
и излучение черного тела 30
-молекулы 94. 95
Трехуровневый лазер 16, 250. 334 Триплстные уровни в красителе 389
полный проход
222
лазера 485
ненасыщенное 487, 488
-изменение в поперечном направле-
нии 489
Усиленное спонтанное излучение 83
172
(свободная
—1* 1TJE ^р.СНЙ •Я й И й 14 у м 533, TJ 4Е 99 3 IMf Ы
~ Z есте^тПно? 4?' ^
неоднородное 48
однородное 41
столкновительное 41. 48
Фабри - Перо интерферометр -область дисперсии
спектральная зона) 174, 175 -резкость 176
-эталон 259
Фазовая самомодуляция 479, 519 Фазового синхронизма угол 499
условие 494
Фарадеевский ротатор 264
Флуктуации фазы 445
одномерные лазеры 446
189. 193
Фойгга интеграл 53 Фокса н Ли теория Форма линии гауссова 51
ТттШ^\^~ото 49, 50
Эйнштейна коэффициенты И, 62, 63 &PH^/?a33eP.33460' Ж
- - средаяЬ тепловая^'ско^ость 135. 144 функция распределения 135
496
азот 361, 380
-александрит 341
и золота 352
-ион аргона 354 -лазер на красителях
89
-
гелий-кадмий
358
гелий-неон
346
множитель
102
Фосфоресценция
391
Франка
-
Кондона
Юнга иитерферометр 451
Яркость 22, 470
ABCD матрицы» см. Лучевые матрицы СО-лазер 377—379
атмосферного давления с поперечным
газодинамический 375—377
370
—продольной быстрой 369.
■ медленной 367, 368
Не—Ne-лазер 345—350. 3S6, 359 Nd : YAG-лазер 265, 335-^338
267
модуляция добротности 302накачка ИЗ КПД 131
непрерывный режим работы
-столкновительная 53
Шрёдингера уравнение 527
энергетические тоовни 335
TEA COs-лаэеры
о
Оглавление
Предисловие редактора перевода ... - .
Предисловие к третьему изданию . 8
1. Введение 10
1.1. Спонтанное и вынужденное излучение; поглощение Ю
1.1.1. Спонтанное излучение (рис. 1.1, а) 10
Вынужденное излучение [рис. И
Поглощение (рис. 1.1,$ 12
Принцип работы лазера 13
Схемы накачки 15
1А ^Гй1,^=^Г • II
i^BSSSSS^- : : 2«
малой длительности.. ' " " . М
1.5. Структура книги 23
Задачи 24"
2. Взаимодействие излучения с веществом ... . 25
22 ТеВоерияИизлученйя черного тела"'[1] ' . . • 25
2.3. Поглощение и вынужденное излучение 34
т йвга Tf^z^ssrизлу™ ■ ■ ■ 3349
2.3.3. Механизм уширения линии ... 41
2.3.3.3. Вывод/ и примеры 52
2.3.4. Сечение перехода, коэффициенты поглощения и усиления 54
2.4. Спонтанное излучение . . .... 56
Полуклассический подход .... 57
Квантовоэлектродинамический подход 60
Термодинамический подход Эйнштейна 62
Св'язь между спонтанным временем жизни и сечением перехода 65
Заключительные замечания . . 66
II. ЙЯКГ™"релаксаа"""" ::.М
iik SESK ^"о^Го^/еЗ^ия: : ?,
2.6.3. Неоднородно уширенная линия 79
2.7. Релаксация многоатомной системы 81
Захват излучения 81
Сверхизлучение и суперлюминесценция 81
Усиленное спонтанное излучение 83
Вырожденные уровни 85
Молекулярные системы 88
2 9 1 Энергетические уровни молекул 89
Заселенность уровней при тепловом равновесии ... .94
Излучательиые и безызлучательные переходы 96
Квантовомеханический расчет вероятностей излучатсльного перехода .99.
Задачи 003-
Литература 106
3.
Процессы
накачки
3.3.
3.1.
3.2.
п. 21
Введение .. . . Оптическая накачка
эффективность
передачи
эффективность
и
света
накачки
.
.
.
поглощения
и
квантовый
выход
Излучательная
Распределение
Эффективность
Заключительные замечания
Электрическая накачка
3.3.1. Физические свойства газовых разрядов flO, 12]
3.3.2. Возбуждение электронным ударом
3.3.2.1. Сечение электронного удара ПЗ]
энергии электронов ......
3.3.2.3. Пространственное распределение скорости накачки
3.3.2.4. Уравнение ионизационного равновесия. . . .
3.3.2.5. Вычисление скорости накачки
3.3.3. Возбуждение посредством (около)резонансной передачи энергии Г13, 21] . • • •
Задачи
Литература
108
108 ПО
115 116
123 128 130 131
134
138 139 143
148 150 151
153 157
159
4, Пассивные оптические резонаторы
[2]. ■ ■ покрытия резонатора