- •Содержание
- •VI. Лазерные стандарты длины и частоты
- •Yi. Автомодуляция излучения в резонаторе лазера на твердом теле
- •Yii. Лазеры ультракоротких импульсов
- •Yiii. Свойства ультракоротких импульсов
- •IX. Измерение параметров ультракоротких лазерных импульсов
- •X. Полупроводниковые лазеры
- •Краткая история создания лазеров Цезиевый атомно-лучевой квантовый стандарт частоты
- •Принцип работы лазера
- •Лазер, как автоколебательная система
- •I. Взаимодействие света с веществом
- •1.1. Спектр излучения
- •1.2. Тепловое излучение
- •1.3. Коэффициент поглощения
- •1.5. Люминесценция
- •1.7. Сверхизлучение
- •1.8. Энергетические характеристики электромагнитного поля
- •Объемная плотность энергии в пучке
- •1.9. Оценки частоты Раби и мощности излучения, необходимой для проявления когерентрных эффектов взаимодействия поля с веществом
- •2.1. Газоразрядные лампы для оптической накачки лазеров
- •2.2. Многослойные диэлектрические зеркала
- •2.3. Лазеры на активированных кристаллах
- •2.4. Система оптической накачки лазеров на твердой активной среде
- •2.5. Неодимовый лазер
- •III. Лазерные резонаторы
- •3.1. Лазерные пучки
- •3. 3. Гауссовы пучки света
- •3.4. Фокусировка гауссова пучка линзой
- •3.5. Идеальный открытый оптический резонатор
- •Iy. Лазерная генерация
- •4.1. Вероятности переходов
- •4.2. Схемы накачки активной среды лазеров
- •4.4. Энергетическое условие стационарной генерации
- •4.5. Расчет коэффициента усиления активной среды для твердотельных лазеров с импульсной оптической накачкой
- •4.6. Пороговая энергия накачки лазера с импульсной накачкой
- •4.7. Определение коэффициента усиления и скорости накачки по
- •4.8. Фазовое условие генерации
- •4.9. Селекция мод лазерного резонатора
- •4.10. Принцип конкуренции мод
- •4.11. Принцип максимальной ширины спектра излучения лазера
- •4.12. Перестройка частоты излучения одночастотного лазера путем микроперемещения лазерного зеркала
- •4.13. Лазеры со стабилизацией частоты излучения
- •4.14. Оптическое гетеродинирование
- •4.15. Лазерные стандарты длины и частоты. Измерение частоты и длины волны лазерного излучения
- •4.16. Многочастотный спектр излучения лазера
- •4.17. Мощность стационарной генерации лазера
- •5.2. Моноимпульсная генерация
- •5.3. Пассивная модуляция добротности резонатора
- •5.4. Измерение энергии и мощности лазерных импульсов
- •5.5. Регистрация формы лазерных импульсов электронно-оптической камерой
- •Yi. Автомодуляция излучения в лазерном резонаторе
- •6.2. Измерения мощности лазерного излучения в широком динамическом диапазоне
- •6.3. Динамика лазера с неустойчивым и разъюстированным плоским резонатором
- •6.4. Механизмы автомодуляции потерь лазерного резонатора
- •6.4.1. Самонаведенная линзовость в активной среде лазера
- •6.4.2. Автомодуляция излучения лазера самонаведенной амплитудно-фазовой решеткой
- •6.4.3. Автомодуляция излучения в сложном резонаторе
- •Yii. Лазеры ультракоротких импульсов
- •7.1. Первые исследования сверхкоротких лазерных импульсов
- •7.2. Автокорреляция лазерных импульсов. Интерферометр Майкельсона
- •7.3. Автокорреляционная функция лазерного импульса
- •7.4. Описание излучения на выходе лазера как суперпозиции эквидистантных монохроматических плоских волн
- •7.5. Модулированные оптические волны
- •7.6. Сверхкороткие импульсы, генерируемые двухчастотным лазером с постоянной накачкой
- •Зависимость интенсивности излучения от времени можно записать следующим образом:
- •7.7. Пульсации излучения непрерывного двухчастотного гелий-неонового лазера
- •7.8. Регулярные пульсации излучения гелий неонового лазера, в спектре которого регистрируются 7 дискретных частот
- •7.9. Современные лазеры ультракоротких импульсов
- •Yiii. Свойства ультракоротких импульсов
- •Зависимость спектра импульсного лазерного излучения от времени
- •8.2. Квазимонохроматическое приближение
- •8.3. Импульс гауссовой формы в среде с дисперсией
- •8.4. Фазовая модуляция — уширение и сжатие импульсов с линейным чирпом
- •8.5. Фемтосекундные лазерные системы
- •IX. Измерение параметров ультракоротких лазерных импульсов
- •9.1. О некоторых заблуждениях в области корреляционных измерений длительности ультракоротких лазерных импульсов
- •9.3. Измерение акф для периодической последовательности импульсов
- •9.4. Влияние линейной фазовой модуляции несущей частоты на корреляционные функции излучения
- •X. Полупроводниковые лазеры
- •10.1. Оптические свойства полупроводников
- •10.2. Cвойства p-n переходов
- •10.3. Полупроводниковые лазеры на гетеропереходах
- •11.1. Накачка газовых активных сред
- •11.2.2. Химическая накачка
- •11.2.3. Лазеры с газодинамической накачкой
- •11.3. Лазеры на нейтральных атомах
- •11.3.1. Гелий-неоновый лазер
- •11.4. Молекулярные лазеры
- •11.5. Газовые лазеры на ионах аргона
- •11.4.1. Гелий-кадмиевый лазер
- •11.5. Эксимерные лазеры
- •Основные принципы, соотношения и константы физики лазеров
- •Тестовые задания
- •Раздел 1. Общие вопросы. Конструктивные элементы лазеров
- •Раздел 2. Взаимодействие излучения с веществом
- •Раздел 3. Лазерные резонаторы и световые пучки
- •Раздел 4. Лазерная генерация
- •Раздел 5. Динамика лазеров
ФИЗИКА ЛАЗЕРОВ
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 1
Краткая история создания лазеров 4
Цезиевый атомно-лучевой квантовый стандарт частоты 4
Мазеры 6
Создание лазера 11
Принцип работы лазера 14
Лазер, как автоколебательная система 15
Контрольные вопросы
I. Взаимодействие света с веществом 17
1.1. Спектр излучения 17
1.2. Тепловое излучение 19
1.3. Коэффициент поглощения 21
1.4. Насыщение поглощения (усиления) 23
1.5. Люминесценция 29
1.6. Процессы когерентного взаимодействия света с ансамблями
поглощающих (усиливающих) атомов 35
1.7. Генерация в режиме сверхизлучения 37
1.8. Энергетические характеристики электромагнитного поля.
1.9. Оценки частоты Раби и мощности излучения, необходимой для
проявления когерентных эффектов взаимодействия поля с веществом
II. Конструктивные элементы лазеров
2.1. Газоразрядные лампы для оптической накачки лазеров 42
2.2. Многослойные диэлектрические зеркала 44
2.3. Лазеры на активированных кристаллах 48
2.4. Система оптической накачки лазеров на твердой активной среде 49
2.5. Неодимовый лазер 52
2.6. Волоконный лазер
III. Лазерные резонаторы 53
3.1. Лазерные пучки 54
3. 3. Гауссовы пучки света 57
3.4. Фокусировка гауссова пучка линзой 60
3.5. Идеальный открытый оптический резонатор 62
IY. Лазерная генерация
4.1.Вероятности или скорости переходов 69
4.2. Схемы накачки активной среды лазеров 70
Порог генерации. Пороговые условия генерации 72
4.4. Энергетическое условие стационарной генерации 73
4.4 а Генерация без резонатора
4.5. Коэффициент усиления активной среды в твердотельных
лазерах с импульсной оптической накачкой 75
4.6. Пороговая энергия накачки лазера с импульсной накачкой 77
4.7. Определение коэффициента усиления и скорости накачки по
измерениям пороговой энергии накачки 80
4.8. Фазовое условие генерации 81
4.9. Селекция мод лазерного резонатора 83
4.10. Принцип конкуренции мод 84
4.11. Принцип максимальной ширины спектра излучения лазера 85
4.16. Многочастотный спектр излучения лазера 95
4.17. Мощность стационарной генерации лазера 97
VI. Лазерные стандарты длины и частоты
4.12. Перестройка частоты излучения одночастотного лазера путем
микроперемещения лазерного зеркала 85
4.13. Лазеры со стабилизацией частоты излучения 86
4.14. Оптическое гетеродинирование 88
4.15. Измерение частоты и длины волны лазерного излучения
VII. Временные режимы работы лазеров на твердом теле
5. 1. Свободная генерация 92
5.2. Моноимпульсная генерация 94
5.3. Пассивная модуляция добротности резонатора 100
5.4. Энергия и мощность лазерных моноимпульсов 103
5.5. Регистрация формы лазерных импульсов электронно-оптической камерой 105