
- •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
Литература
1. Sargent М.% Scully М. О., Lamb W. Laser Physics, Addison-Wesley
Publishing Co, London, 1974.
Statz de Mars G, — In; Quantum Electronics (ed. С. H, Townes), Columbia University Press, New York, I960, pp. 530—537.
Dunsmuir J. Electron Control, 10, 453—458 (1961).
Pantell R. tf., PuthoffH. Fundamentals of Quantum Electronics, John Wiley and Sons, New York, 1969, ch. 6, sec. 6.4.2. имеется перевод: Пантел P., Лутхоф Г, Основы квантовой электроники. — Мир., 1972.]
Rigrod W. W.J. Appl. Phvs, 36, 2487—2490 (1965).
Koechner W.t Solid-State "Laser Engineering, Springer Series in Optical Sciences, Springer-Verlag, New York, 1976, v. 1, ch. 3, sec. 3.4.
YarivA., Proc. IEEE, 51, 1723—1731 (1963).
Tang C. L., Statz de Mars (?., J. Appl. Phys.» 34f 2289—2295 (1963),
Koechner W.f Solid-State Laser Engineering, Springer Series in Optical Sciences, Springer-Verlag, New York, 1976, v. 1, ch. 2, Sec. 2,3,
Findtay D.f Goodwin D. W.— In: Advances in Quantum Electronics (ed. D. W. Goodwin), Academic Press, New York, 1970, pp, 77—128.
Koechner IF., Solid-State Laser Engineering, Springer Series in Optical Sciences, Springer-Verlag, New York, 1976, v. 1, ch. 3, Fig, 3,17,
Koechner W.9 Solid-State Laser Engineering, Springer Series in Optical Sciences, Springer-Verlag, New York, 1976, v. 1, ch. 3, Fig. 3.18.
Частное сообщение, Tnstituto di Ricerca per Ie Technologie Meccaniche, Vico Canavese, Torino.
FowlerM. C, Appl. Phys. Lett., 18, 175 (1971).
Hoag E. et al, Appl. Opt., 13, 1959 (1974).
Siegman A. E.. Lasers, Oxford University Press, Oxford, 1986, ch. 12, sec. 12.2.
Siegman A. F., Lasers, Oxford University Press, Oxford, 1986, ch. 11, sec. 11.7.
Schawlow A. L.% Townes С. H.. Phys. Rev., 112, 1940—1949 (1958).
Chebotaiev V. P. — In: Laser Handbook (ed. M. Bass and M. L. Stitch), North-Holland, Amsterdam, 1985, v. 5, pp. 289—404.
Lamb W. E.% Jr.. Phys. Rev., 134, 1129 (1964).
Koechner W.f Solid-State Laser Engineering, Springer Series in Optical Sciences, Springer-Verlag, New York, 1976, v. 1, ch. 8.
Hellwarth R. In: Advances in Quantum Electronics (ed. J. R. Singer), Columbia University Press, New York, 1961, pp. 334—341
5. Непрерывный и нестационарный режимы работы лазеров
Yariv Л., Optical Electronics, 3rd ed., Holt, Rinehart and Winston Inc., New York, 1985, ch. 12. [Имеется перевод 2-го издания: Ярив Д. Введение в оптическую электронику. — М.: Высшая школа, 1983.1
Sooy Ж /?., Appl. Phys. Lett., 7, 36-37 (1965).
Koechner W.t Solid-State Laser Engineering, Springer Series In Optical Sciences, Springer-Verlag, New York, 1976, v. I, ch. II, adapted from Fig. 11.23.
Ultrashort Light Pulses; Picosecond Techniques and Applications (ed. S. L. Shapiro), Springer-Verlag, Berlin, 1977,
oiegman A. Lasers, Oxford University Press, Oxford. 1986, ch. 27, 28.
New G. H. C, IEEE J. Quantum Electron., QE-10, 115—124 (1974),
Kane T. /., Byer /?. L,t Opt. Lett., 10t 65 (1985).
1
I I
6
Типы лазеров
, 6.1. Введение
В настоящей главе несколько подробнее рассматриваются наиболее важные типы лазеров. Однако следует заметить, что помимо описанных здесь в мире существует еще огромное множество других лазеров. Поэтому в данной главе мы изучим те типы лазеров, которые наиболее широко используются и параметры которых характерны для целого класса лазеров. Главное внимание мы уделим физическим принципам, на которых основана работа лазеров, и их связи с общими физическими представлениями, рассмотренными в предыдущих главах. Однако в рассмотрение включены также и некоторые технические подробности с единственной целью обеспечить лучшее понимание физической сущности работы определенного лазера. Чтобы завершить общую картину и дать некоторое представление о применениях лазеров, мы приведем также некоторые лазерные характеристики (например, данные о выходной мощности или энергии, о перестройке длины волны и т. д.).
Мы изучим следующие типы лазеров: 1) твердотельные лазеры (на кристаллах или стеклах), 2) газовые лазеры, 3) лазеры на красителях, 4) химические лазеры, 5) полупроводниковые лазеры, 6) лазеры на центрах окраски, 7) лазеры на свободных электронах и 8) рентгеновские лазеры.