Лекция 12: Квантовые генераторы (ЛАЗЕРы)
LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation )
•1954: C.H. Townes микроволновый усилитель (24 ГГц) на потоке молекул аммония. Басов и Прохоров использовали более двух уровней и создали МАЗЕР. Нобелевская премия 1964 г.
•1958: C.H. Townes и A.L. Schawlow разработали теорию ЛАЗЕРов. A.L. Schawlow получил Нобелевскую премию в 1981г за лазерную спектроскопию.
•1960: T.H. Maiman первый лазер на рубине
•1960: Газовый (HeNe)
•1961: Волоконный лазер
•1962: Полупроводниковый лазер
•1966: Лазер на органических красителях
•1980: Рентгеновский лазер
•1987: Er волоконый усилитель
Базовый принцип
pump
Усиление |
Спонтанная эмиссия |
(2х уровневая система) |
|
Поглощение
Стимулированное излучение
Усиление
•Когерентность
•Высокая интенсивность (плотность энергии)
•Направленность (малая угловая расходимость)
•Поляризация
Усиление
(2х уровневая система)
Создание инверсии населенности
В двухуровневой системе в термодинамическом равновесии
Нужно больше чем два уровня
Трех уровневая система
Нужна достаточно большая энергия для накачки. Больше 50% атомов нужно перевести в возбужденное состояние
Четырех уровневая система
Нижней уровень виртуально пустой - инверсия возникает при минимальной накачке
Технические реализации накачки
• Оптическая |
• |
Плазма, газовый разряд |
|
•Химическая (эксимерные, HF)
•Током
Использование смеси увеличивает эффективность