Квантова електроніка

Властивості лазерного випромінювання

Властивості лазерного випромінювання

Основними властивостями лазерного випромінювання є:

монохроматичніть,

когерентність,

направленість,

висока ступінь поляризації,

потужність і яскравість.

Квантова електроніка

Властивості лазерного випромінювання

Монохроматичність

ω/ω0 (Δλ/λ0) -- спектральна чистота випромінювання, що близька до термінів насиченості кольорів та оптичної чистоти.

τ-- тривалість хвильових цугів та відповідає часу когерентності

ωген=2π τт, -- уширення спектру випромінювання при генерації в імпульсному режимі

де τт – тривалість імпульсу

Квантова електроніка

Властивості лазерного випромінювання

Монохроматичність

Теоретично межа ширини спектральної лінії визначається : 1)шумами за рахунок теплового випромінювання в резонаторі;

2)шумами за рахунок спонтанного випромінювання активної речовини.

В оптичному діапазоні перші шуми є менш суттєвими в порівнянні зі спонтанними.

Монохроматичність

Спектр вихідного випромінювання має лоренцевий контур, а його напівширина визначається формулою Шавалова і Таунса:

де Р - вихідна потужність лазерного випромінювання;

ген – частота генерації вихідного випромінювання;

ген – на півширина спектру вихідного випромінювання;

с, с – частота та на півширина моди резонатора відповідно, с = с0 2πL

τс - час життя фотона у резонаторі,

- коефіцієнт пропорційності пов‘язаний з коефіцієнтом посилення,

L – довжина резонатора.

Монохроматичність

Серед задач які вирішуються засобами монохроматичного випромінювання можна назвати:

•дослідження властивостей атмосфери;

•визначення монохроматичних коефіцієнтів поглинання та розсіювання;

•спектральний аналіз по спектрам поглинання,

•аналіз структури та визначення концентрації поглинання речовини;

•аналіз спектрів поглинання для вивчення будови поглинаючих центрів та природу процесу поглинання;

•вивчення процесів фотолюмінесценції, фотоефекту, вивчення спектральної залежності виходу цих процесів;

•вивчення фотохімічних явищ;

•вивчення щільності плазми;

•керування хімічними реакціями;

• покращення перешкодозахищеності систем прийняття випромінювання.

Монохроматичність

Високий ступінь монохроматичності лазерного випромінювання визначає високу спектральну щільність енергії -- високий ступінь концентрації світлової енергії в дуже малому спектральному інтервалі.

Висока монохроматичність полегшує фокусування лазерного випромінювання, оскільки при цьому хроматична аберація лінзи стає неістотною.

Монохроматичність тісно пов'язана з когерентністю лазерного випромінювання.

Когерентність

Електромагнітна хвиля називається когерентною якщо її амплітуда, частота, фаза, напрям розповсюдження і поляризація постійні або змінюються з часом згідно деякого закону (упорядковано).

Для деяких хвиль, або джерел випромінювання, ці умови частково або повністю відрізняються, тому говорять про повну і часткову когерентність, або її відсутність.

Найвищу (повну) когерентність має ідеально монохроматична лінійно поляризована хвиля, яка є абстракцією і в природі не існує.

Найбільш близькі характеристики до такої хвилі має лазерне випромінювання.

З когерентністю випромінювання пов'язана «плямиста», або зерниста» картина лазерного світла. Її легко спостерігати візуально при розгляді лазерного випромінювання, розсіяного від екрану або стіни.