Властивості лазерного випромінювання. Потужність і яскравість.
Властивості лазерного випромінювання принципово відрізняється від властивостей оптичного випромінювання. Основними властивостями лазерного випромінювання є: монохроматичність; корегентність; направленість; потужність і яскравість.
Потужність лазерного випромінювання в безперервному режимі може бути близько 105-106 Вт, в імпульсному - до 1012-1013 Вт, при інтенсивності близько 1012-1016 Вт/cм2. Тривалість імпульсу випромінювання в лазерах, що працюють в режимі синхронізації мод, може складати 10-12-10-13 с і спеціальними методами доводитися до 10-15 с (за цей час світло проходить всього 3*10-5 см), тобто лазери володіють дивно високим ступенем концентрації енергії в часі.
Яскравість якого-небудь джерела електромагнітних хвиль характеризує потужність випромінювання, випускаючого з одиниці поверхні в одиничному тілесному углі в напрямку, перпендикулярному випромінювальної поверхні. Ця величина має розмірність (Вт/(м2-ср) (стерадіан ср Телесный угол - часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью) і називається енергетичною яскравістю, або випромінювальною здатністю.
Енергетична яскравість є об'єктивною фізичною характеристикою електромагнітного випромінювання. Окрім енергетичної яскравості вводиться поняття фотометричної яскравості, або просто яскравості.
Фотометрична яскравість служить для оцінки ефективності дії світла на око людини. Ця ефективність дії визначається багатьма чинниками і може бути різною у різних людей, залежати від рівня освітленості (денний / нічний зір), психологічного стану і т.д. Але найбільш сильною є її залежність від довжини хвилі.
Використовують поняття потужність випромінювання (безперервна і імпульсна) і енергія випромінювання. Остання характеризує енергію, переносиму світловим потоком, і застосовна зазвичай до імпульсних лазерів. Вона визначає енергію електромагнітного поля в одному лазерному імпульсі.
Газовий лазер на суміші He-Ne.
У квантових генераторах світла на газових сумішах використовується тліючий електричний розряд. Найбільш поширеною є суміш гелію і неону. У цій суміші можна забезпечити ефект генерації світла на кількох довжинах хвиль у інфрачервоній ділянці спектра.
Він являв собою трубку з газовою сумішшю гелію (під тиском 1 мм рт. ст.) і неону (під тиском 0,1 мм рт. ст.). На кінцях трубка мала плоскопаралельні напівпрозорі дзеркала.
Збуджені атоми гелію стикаються з атомами неону і, передавши їм свою енергію, повертаються у основний стан.
Стикаючись з атомами гелію, атоми неону переходять головним чином на рівень 2S, а не на 2Р і 1S. У результаті інверсії населеності рівнів 2S і 2Р відбувається індуковане випромінювання.
На кінцях трубки всередині системи розташовані плоскі дзеркала. Максимальний коефіцієнт відбивання дзеркал для випромінювання, що генерує, досягав 99%.
В описаному газовому лазері використовувалась наповнена сумішшю неону і гелію трубка довжиною 1 м з внутрішнім діаметром 1,5 см. Як джерело підкачування застосовувався високочастотний генератор з частотою 30 МГц і потужністю 50 Вт. Газовий лазер давав вихідну потужність близько 15 мВт.
Рис. 27. Схема газового лазера на суміші Ge і Ne гелію.