- •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
6. F Полупроводниковые лазеры г28м
b.b.l.
Фотофизические
свойства^Лолупроводниковых
лазеров
Энергетические состояния в полупроводниках
Заполнение уровней при тепловом равновесии
Изл уча тельные и безызлучательные переходы
Квазиуровни Ферми
6.6.2. Накачка полупроводниковых лазеров ......
Лазер на гомопереходе.
Лазер на двойном гетеропереходе. ....
Полупроводниковые лазеры и их характеристики . .
Применения полупроводниковых лазеров. .... ,6.6.5. Упрощенная теория полупроводникового лазера . .
Лазеры на центрах окраски [37]
Лазер на свободных электронах [38]
Рентгеновские лазеры
F.T0. Сводка параметров.
Задачи * .....
Литература
. 353 . 354
,. 358 . 359
361 .. 377
379 .. 381 . 386 . 387 . 392 .. 396 . 398 . 401 . 402 402 . 405 . 406 . 407 . 409 . 409 . 412 . 414 . 420 . 421 . 425 .428 . 433 . 437 . 438 . 439
7.
Свойства
лазерных
пучков
7.1. 7.2. 7.3. 7.4.
Введение
Монохроматичность.
7.5.
Комплексное представление полихроматических полей . . . . Статистические свойства лазерного излучения и излучения теп- ловых источников
Когерентность первого порядка [3]
Степень пространственной и временной когерентности . .
Измерение пространственной и временной когерентности
Соотношение между временной когерентностью и монохроматичностью
Нестационарные пучки
Пространственная и временная когерентность одномодовых
7.6.
и многомодовых лазеров
Направленность
7.6.1. Пучки с полной пространственной когерентностью . . .
7.7. 7.8, 7.9.
7.6.2, Пучки с частичной пространственной когерентностью . .
Лазерная спекл-картина [6, 7] v
Яркость
Сравнение лазерного и теплового излучений
7-Ю. Когерентность более высокого порядка [41
Задачи
Литература
442
442 442
443
444 447
447
450 455
456 457
459
459 463 466 470
472 473 476 477
8, Преобразование лазерного пучка: распространение, усиление, преобра-
зование частоты, сжатие импульса 478
Введение 478
Преобразование в пространстве; распространение гауссова пучка 479
Преобразование амплитуды: лазерное усиление Г6—8] . . . .485
Преобразование частоты; генерация второй га^шскк и параметрическая генерация [9-11] ..... .491
8.4.1. Физическая картина 492
Генерация второй гармоники 493
Параметрическая генерация ..... . ,501
8.4.2. Аналитическое рассмотрение. . 504
Параметрическая генерация 506
Генерация второй гармоники ......... 511
8.5. Временное преобразование; сжатие импульса 514
Задачи « 524
Приложения 527
Приложение А. Полуклассическая теория взаимодействия излучения с веществом 527
Приложение Б. Пространственно-зависимые скоростные уравнения 532
Приложение В. Теория активной синхронизации мод для однородно уширенной линии. . .537
Приложение Г. Физические постоянные 542
Ответы к некоторым задачам 543
Предметный указатель 549
Литература , . 526
УВАЖАЕМЫЙ ЧИТАТЕЛЬ!
Ваши замечания о содержании качестве перевода и др. просим 129820, Москва, И-110, ГСП, 1-й издательство «Мир».
книги, ее присылать Рижский
оформлении,
по адресу; пер., д. 2,
\
Учебное издание Орацио Звелто ПРИНЦИПЫ ЛАЗЕРОВ Издание третье, переработанное и дополненное
Заведующий редакцией А. Н Матвеев Зам. зав. редакцией С. М. Жебровский Ст. научный редактор А. Н. Куксенко Младшие редакторы И. А. Зиновьева. В, И. Аксенова Художник С. Н. Болоболов Художественный редактор К. В. Радченко
TexTo1pKM
ИБ № 7339
Усл. кр.-отт. 35,0. Уч.-изд. л. 32,37. Изд. Jft 2/7038. Тираж 8300 экз. Зак. J* 1437/365, Цена 4 руб.
Издательство
«Мир» В/О сСовэкспорткнига» Государственного комитета чати, 129820, ГСП, Москва, И-110, 1-й Рижский пер., 2
СССР по пе-
&Гз„^Т^ °„ГН1вгТеР„ГТо°
= 1=^ГЬ^?0° ЖГр= Т^ииЛеЙГ4--енЛа-5&во Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Государственного комитета СССР по печати. 191126, Ленинград, Социалистическая ул.. 14.
1удобства; например, в случае когда накачка лазера осуществляется излуче
2 Употребляемые автором термины «коэффициент отражения (пропускания) по полю» и «коэффициент отражения (пропускания) по мощности» имеют следующий смысл. Если индексами г*, г и t обозначать величины соответственно для падающего, отраженного и прошедшего излучения» то коэффициент отражения по полю .равен г = \Еог / Eoi\, а коэффициент отражения по мощности R - Л/Л (/ - интенсивность света); аналогично для пропускания /= |Eot\l\Eoi\> Г = Л/Л. Эти величины подчиняются очевидным соотношениям: R + Т = I; /2 = Г, г2 = R. —Прим. перев.
3 Употребляемые автором термины «коэффициент отражения (пропускания) по полю» и «коэффициент отражения (пропускания) по мощности» имеют следующий смысл. Если индексами г*, г и t обозначать величины соответственно для падающего, отраженного и прошедшего излучения» то коэффициент отражения по полю .равен г = \Еог / Eoi\, а коэффициент отражения по мощности R - Л/Л (/ - интенсивность света); аналогично для пропускания /= |Eot\l\Eoi\> Г = Л/Л. Эти величины подчиняются очевидным соотношениям: R + Т = I; /2 = Г, г2 = R. —Прим. перев.
4 Подчеркнем, что уширение спектра (т. е. появление в нем новых частот) обязано своим происхождением нелинейному эффекту зависимости показателя преломления от интенсивности. Никакой линейный процесс не может привести к генерации новых частот. — Прим, ред.