Байбородин Ю.В. Основы лазерной техники (1988) (1151949), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Это открытие дало толчок бурному развитию лазерной техники. Элементы лазера Маймана лежат в основе всех современных лазеров. Пророческими оказались и его слова, что когда будет решена задача управления лучом лазеров и обеспечен приемлемый к. п. д,, применения лазеров будут ограничены лишь воображением и изобретательностью инженеров. А.
Джаван построил первый газовый лазер, работающий на смеси неона и гелия, в котором инфракрасное когерентное излучение испускали атомы неона. На основании спектроскопических исследований он предположил, что электрический разряд в смеси неона и гелия должен создать инверсии населенностей уровней, и, несмотря на скептицизм ученых, знакомых с его работой, упорно искал экспериментальное подтверждение лазерного эффекта в газах. В конце 1960 г.
его усилия увенчались успехом. Создание первых лазеров ускорило развитие новой области физики — нелинейной оптики, изучазощей нелинейные оптические эффекты при воздействии на среды мощного вынужденного излучения. Значительный вклад в исследование нелинейных оптических явлений внесли ученые-физики С. И. Вавилов, С. А. Ахманов, Г. С. Горелик, Р. В. Хохлов, Н. Бломберген, Д. Джордмэйн, Р. Терхьюн и др. (3). После получения излучения в видимой области на длине волны Лз = = 0,6328 мкм генерация была получена более чем на 460 различных переходах между уровнями нейтральных атомов 34 химических элементов.
Первый молекулярный лазер был создан Р. Пателем в 1964 г. Этот лазер имел к. и. д. примерно 10 % и значительную мощность (около 10 Вт). Разработке первого полупроводникового инжекционного лазера на арсениде галлия (Р. Холл, 1962 г.) предшествовали теоретические исследования полупроводниковых монокрнсталлов, выполненные Н. Г. Басовым, Б. М. Вулом и Ю. М. Поповым (1958 — 1961 гг.). Последующие два года были насыщены техническими усовершенствованиями и изобретениями, направленными главным образом на увеличение мощности, компактности, долговечности лазеров. С этого момента началось практическое использование лазерного излучения. В многочисленных практических применениях и приборах лазерный луч можно рассматривать как оптический сигнал с уникальными свойствами.
Среди приборов с использованием лазеров следует назвать прежде всего лазерные дальномеры и измерители скорости„ квантовые гироскопы, голографические приборы. Честь изобретения и создания в 1934 †19 гг. первого светодальномера, прибора для измерения расстояния по времени прохождения 11 его световыми волнами, принадлежит акад. А. А. Лебедеву. Появление лазеров позволило создать более помехозашищеиные прецизионные системы измерения расстояния.
Первым в дальномерах был применен полупроводниковый лазер на арсениде галлия с модулированным излучением. В 1913 г. французский физик М. Саньяк, проводя опыты с целью проверки гипотезы ньютоновского сэфира>, открыл вихревой оптический эффект. Суть его состоит в получении частоты сдвига бегущей интерференционной картины в результате сложения направленных навстречу друг другу излучений от источника, размешенного на вращающемся основании. В 1962 г. А.
Розенталь и У. Мапек предложили для измерения скорости вращения Земли использовать датчик угловой скорости, основанный на эффекте Саньяка, с лазером в качестве источника бегущей волны. Это была принципиальная схема квантового гироскопа. В 1948 г. Д. Габор, занимаясь улучшением качества изображения в электронных микроскопах, открыл новый метод восстановления амплитуды и фазы световых волн. Восстановление цветных трехмерных изображений, дающих полное ощущение объемности,— одна из самых ярких и чудесных возможностей голографии. Можно с уверенностью сказать, что свое второе рождение голография получила в 1962 — 1963 гг., когда и Ю. Н. Денисюк (СССР), и Э. Лейт, Ю.
Упатниекс (США) применили для нее лазеры и методы лазерной техники. Современный этап в развитии квантовой электроники и лазерной техннки характеризуется внедрением лазерной технологии в промышленное производство, исследованиями лазерного термоядерного синтеза и разработкой устройств когерентной и интегральной оптики. Интегрально-оптические устройства генерации, распространения, усиления, преобразования и детектирования лазерного излучения в тонкопленочных волноводных структурах — реальность сегодняшнего дня. Практические возможности интегральной оптики безграничны и мы, по-видимому, будем очевидцами, когда традиционно громоздкие оптические устройства будут заменены микроминиатюрными функциональными планарными приборами, осушествляющими прецизионную обработку, передачу и хранение огромных массивов оптической информации.
лазерные технологические методы и оборудование для обработки материалов, запись и отображение информации, лазерные интегрально-оптические устройства и т. д. Наиболее обширным классом квантовых приборов являются л аз е ы, которые в основном классифицируют по трем признакам: режиму работы, типу активной среды и способу накач а ер ки. По режиму работы лазеры делят на генераторы непрерывного излучения (одно-, многомодовые и одночастотные) и лазеры импульсного излучения (режимы свободной генерации, модуляции добротности резонатора и моноимпульсный). В качестве активных элементов для лазеров в настоящее время используют множество вешеств. По активной среде лазеры разделяются ыре гр ппы: теердотельиые лазеры (на активированных стеклах, ионных кристаллах, флюоритах, активированных редкоземел ьнымн элементами), газсеые лазеры (атомарные, молекулярные, газодинамнческие, ионные, на парах металлов, химические, плазменные и т.
д.), жидкостные лазеры (на растворе неорганических соединений, органических соединений), полупроводниковые лазеры (инжекционные, гегероструктурные, с распределенной обратной связью и т. д.). Для создания инверсии населенностей в активной среде применяют различные методы возбуждения (накачки). По этому признаку лазеры разделяются на лазеры с оптической накачкой, лазеры с химической накачкой, гизоразрядные лазеры, лазеры с электронной накачкой, накачкой рентгеновскими лучами, плазменным шнуром, ядерной накачкой и т.
д. Поскольку создание изделий квантовой электроники является назаве ршенным творческим процессом, приведенную классификацию нельзя считать окончательной. Наиболее вероятно, что дальней следования приведут в скором времени к разработке новых типов квантовых приборов и систем. В.З. Классификация квантовых приборов Квантовые приборы, устройства и системы в основном можно классифицировать следующим образом: квантовые стандарты длины, частоты и времени; квантовые усилители оптического (лазерные усилители) и СВЧ- диапазона длин волн (молекулярные, парамагнитные и т.
д.); лазеры; преобразователи частоты лазерного излучения; лазерные модуляционные устройства; лазерные системы (лидары, гирометры, лазерные доплеровские измерители угловой скорости, системы оптической связи, вычислители и т. д.); гд Раздел 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛАЗЕРНЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ Глава 1.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ 1.1. Законы классической теории мзлучения Люб й юбой вид излучения характе из етс р у я переносом энергии от излучаюющие темпе ат зическо системы к погло а щ ющей. Все материальные тела, имещ е температуру выше абсолютного нуля по шкале Кел в с иметь дело в жизни, непрерывно обмениваются энергией. Поэтому и з л у ч е и и е, являясь одной иэ качественных азнови н энергии, есть мера движения мате ии — об ществ ующей вне и независимо от нашего сознания. Изл бая форма материи имеет в й имеет в р р у — обладает волыовыимеет дво ственную п и од иых условиях могут и свойствами. Частицы ве е щ ства при определен- частицы веществ .
Т тут превращаться в изл чеии, у е, а излучение — в теоретических б ь а. акое представление явил илось результатом многих показать нам красоту урь и жесточайших споров ченых р у, которые смогли которому шла пытливая у научного поиска и величие те н р истого пути, по исторические вехи развит мысль, преданная иа ке. Отмет ия науки о излучении. у им некоторые Представление о свете как о потоке част р английский ученый И. Ньютон (1643 — 1727. В т частиц впервые ввел вел в г., он сформулировал основы эмиссионной теории орая послужила причиной споров многих поколений ученых х мира И. Н ьютона, не исключая Г. Гюйгенса и Р, Гука, не было ующи трех столетий. Среди совремеинико в ил теорию, соединяющую достоинства корпускулярной волново гипотез о природе света. Эти идеи господствовали в физике способст ф и е более столетия, поскольку им пытк б вовал непоколебимый авт е о ъединения этих тео ий физ оритет автора.
К ньютоновской пор " физики мира возвращались довольн , за ывая порой о первоисточнике. Взгляды на природу светамелер, й1. В. Ло оносов и многие ости, . ете в своем труде «Учение о цветах» (1808 г.) ритике «птику» И. Ньютона. В то же в емя рит ., же время у И. Ньютона г... обачевский попытался так обос- новать компромиссную теорию И. Ньютона: «Поток эфира, встречая препятствия на пути, приходит в волнение подобно воздуху, который, встречая препятствие, также волнуется, разделяется на два потока с пустотой между ними...».
«Эфир» Н. И. Лобачевского очень похож иа «эфир» Д. И. Менделеева, который даже указывал место его в периодической системе химических элементов и называл «ньютониемю Периодичность процесса распространения лучистой энергии во времени и пространстве объясняет такие свойства, как интерференция, дифракция и поляризация. Научной основой объяснения этих явлений послужили фундаментальные исследования голландского ученого Г. Гюйгенса (1629 — 1695), английского физика Т. Юнга (1773 — 1829) и французского физика О. Френеля (1788 †18). Другим величайшим гением науки, познавшим сущность природы излучения, явился Д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
