§ Инверсная населённость
В 1940 Кант высказал идею об усилении света посредством индуцированного излучения. Басов и Прохоров занимались также этим вопросом. Вебер – первые мазеры λ~1см. 1960-1961 – Нейман создал лазер (оптически квантовый генератор) на кристалле рубина.
Взаимодействие
излучения с веществом приводит к двум
конкурирующим процессам: поглощение и
излучение. Результат взаимодействия
определяется доминирующим процессом.
Согласно распределению Больцмана, в
условиях термодинамического равновесия,
заселены будут нижние уровни и будет
доминировать поглощение. Чтобы
доминирующим процессом было усиление
необходимо, чтобы в состоянии с большей
энергией N1>N0.
Т.е. необходимо:
,
– отрицательна. Тогда
Такая заселённость называется инверсной.
Именно это и есть необходимое условие
усиления.
§ Условия, необходимые для создания лазера
1. Энергетическая схема – для создания ИИ необходимо подобрать определённую энергетическую схему.
П
ри
помощи света частицы переходят из
основного состояния 1 в возбужденное
3, обратный же переход происходит в 2
этапа. На первом этапе частицы передают
часть энергии среде и за счёт
безизлучательного переходят в 2. Переход
3-1 также возможен, но его вероятность
намного меньше 3-2, 2 – метастабильный
уровень (время инерции
)
Значит частицы будут накапливаться.
Под действием вынужденного излучения
будет происходить лавинообразный
переход 2-1.
2. Накачка:
процесс сообщения энергии равному телу лазера. Чтобы накачка была эффективной её мгновенная мощность должна быть велика.
Виды:
оптическая (за счёт импульсных ламп)
электрическая (разряды в газах, электронные удары)
химическая (за счёт быстро протекающих реакций)
газодинамическая.
3. Оптический резонатор
О
н
обеспечивает:
1. Многократное прохождение излучения через активную среду и как следствие увеличение интенсивности за счёт увеличения эффективной толщины слоя (по закону БЛБ).
2. Высокую направленность излучения, т.к. за счёт параллельности зеркал лучи, не распространяющиеся вдоль оси резонатора, быстро его покидают.
3.
При соблюдении условия
– падающие и отражённые лучи будут
находиться в одной фазе, будут
интерференционно усиливать друг друга.
Другие длины волн интерференционно
гасятся.
Из вышесказанного лазерное излучение обладает:
1. высокой когерентностью (пространственной и временной),
2. высокая направленность,
3. высокая монохроматичность,
4. высокая интенсивность.
Лазеры могут работать как в непрерывном и импульсном режиме. Импульсные лазеры позволяют получать огромные мгновенные значения мощности.
Что ж лекции на самом деле получились самодостаточными, не так ли?
“Данный курс лекций, в силу характерной манеры изложения, с множеством, казалось бы, незначительных теоретических добавлений и пояснений (знания, они, как и всё на свете, складываются из мелочей) очень удобен для изучения оптики в «первом приближении». В то же время полнота и самодостаточность всех математических выкладок позволяют лишний раз не заглядывать в методичку или учебник, чтобы понять, откуда взялась эта страшная формула? Все же задача лекций – не рассмотреть какой-то конкретный пример на определенную тему, а обзорно (но в то же время максимально подробно) изложить основы изучаемого предмета, что и было успешно выполнено в данном курсе лекций” Полковников Ф.
“В целом очень качественный подбор материала из учебников Матвеева, Калитиевского и Ландсберга. Даны все необходимые формулы, выкладки и рисунки и тд и тп. Интресная особенность в том что много текста записывается под диктовку из-за чего почти у всех лекции получаются почти идентичными” Игнатьев П.
Возвращаясь к главному. Сергей Александрович, Вы потрясающий! Мы Вам очень благодарны. В этом сомнений просто не может быть.
“Сергей Александрович. Этакая квинтэссенция живого юмора, добродушия и требовательности, вполне обоснованной, между прочим. А это в первую очередь влияет на восприятие. Лекции, например. Тексты лекций становятся учебником в прямом смысле. Семинары – не просто полтора часа отстранённой работы преподавателя, как иногда бывает, а наоборот – живые дискуссии. Встретить такого преподавателя – неслыханная удача, знаете” Кубочкин Н.
“Спасибо большое за Ваш труд. Теперь, если мой ребенок спросит меня: "Почему небо синее?", - я знаю, что ответить” Иванов М.
“Безмерно благодарна за самый интересный курс лекций и семинаров, который когда либо мог быть. Единственный предмет по которому не пропущено ни одной лекции.” Бахарева Е.
“Настоящий учитель – это не тот, который учит, а у которого учатся. Спасибо Вам за ВСЁ!” Костылева Е.
“Уважаемый Сергей Александрович. Хочется выразить Вам искреннюю благодарность за Ваш труд и терпение, которые Вы нам подарили. Я нашла в Вас не только преданного педагога, но и отзывчивого собеседника. Ваша уникальная способность сочетать в себе серьезность и строгость преподавателя с неравнодушием к жизням студентов заслуживает уважения. Спасибо Вам за все! Хочется пожелать Вам творческих успехов и большущего терпения”Кондратьева А.
“Уважаемый Сергей Александрович, в связи с тем что я никогда не умел произносить красноречивые речи, я просто хочу сказать Вам огромное спасибо за ваши пары в этом семестре, а также Ваше чувство юмора. Строгий преподаватель с чувством юмора на вес золота. Вы задали нам жАру перед летом, да и летом тоже” Протопопов Н.
Подтверждением объективности суждений служит индуцированное творчество.
“В этом семестре мы познакомились с новым человеком, Сергеем Александровичем, с его необычным взглядом на мир сквозь некую призму строгой доброты, требовательности, но в тоже время чуткости и понимания. Никто не сможет сказать, что подойдя к нему с любым вопросом, не смог услышать слов помощи, одобрения или поддержки, равно как и никто не сможет утверждать, что лекции не были познавательны и веселы, ведь, как известно, они проходили под необычайно позитивной волной. Сергей Александрович один из тех преподавателей, которые контролируют обстановку в группе не только из-за преподавательского стола, но и перемещаясь по аудитории и наблюдая за процессом познания каждого из студентов. Таким подходом к делу невольно восхищаешься. Я благодарна, что смогла обучаться у Сергея Александровича. Спасибо Вам за то, что терпели наши выходки: непунктуальность, разговоры на парах. (Что тут поделаешь – мы еще почти дети). Спасибо Вам за отзывчивость и своевременную помощь. Спасибо Вам за бесценные знания. (Было нелегко впитывать их, но мы старались). Спасибо Вам за один из ключиков к многогранной науке - физике. (Сколько их еще будет – но ваш – один из главных). И в завершении, простое человеческое Спасибо…” Хабирова Екатерина
“Листочек в клеточку - не зря! Заполнить нечем, жаль... Пора оставить якоря, Их бросив на нормаль, На ту, что в эллипсоиде Френеля, Зовёт себя оптическая ось. За ум не взялся я в конце апреля, И на коллоквиумах мне отозвалось.”
Непотасов Герман
P.S. от редакции
Не все отзывы даже было возможно представить в полном объёме.
Представьте, какой отклик вызвал этот, казалось бы, такой строгий и требовательный преподаватель.
С.А. Креков.
Возможно ли было представить, что будет скрываться за этими инициалами?
‘