Оптические методы в информатике. Лантух Ю.Д. - 55 стр.

называемое условием инверсии (обращения) рабочих уровней. Активную среду,
для активных центров которой выполнено условие инверсии называют инвер-
тированной активной средой.
      Предположим, что приготовлена инвертированная активная среда. Пусть
в эту среду проходит направленный световой пучок, имеющий частоту ν 12 .
Проходя через инвертированную активную среду, световой пучок может уси-
ливаться вследствие преобладания процессов вынужденного испускания над
процессами поглощения. Существенно, что усиливающие пучок фотоны рож-
даются в том же состоянии, в каком находятся фотоны исходного светового
пучка, играющие роль первичных фотонов. Обозначим через W световую энер-
гию, генерируемую на частоте ν12 в единице объема активной среды в единицу
времени (это есть плотность световой мощности). Нетрудно показать, что

                           W = (n 2 − n 1 )B N h 2ν 12
                                                    2
                                                       .              (4.5)

Действительно, за единицу времени в единице объема происходят n 2ω и .в вы-
нужденных переходов E 2 → E 1 и n 1ω п обратных переходов. При каждом пе-
реходе рождается (либо, напротив, уничтожается) фотон, имеющий энергию
hν 12 . Таким образом, W = (n 2 ω и .в − n 1ω п )hν 12

     4.1.7 Оптический резонатор

      Выделение одних фотонных состояний и подавление остальных состоя-
ний осуществляется на практике при помощи оптического резонатора - прин-
ципиально важного элемента лазера. В простейшем случае оптический резона-
тор представляет собой пару зеркал на общей оптической оси, которая фикси-
рует в пространстве направление лазерного луча. Между зеркалами оптическо-
го резонатора помещается активный элемент. Твердотельные активные элемен-
ты имеют чаще всего форму цилиндрического тела, ось которого совпадает с
оптической осью резонатора; длина цилиндра примерно на порядок больше его
диаметра. По крайней мере, одно из зеркал оптического резонатора обладает
некоторой прозрачностью. Через это зеркало (его называют выходным зерка-
лом) из резонатора лазера выходит излучение.
                       1            Простейший оптический резонатор (вме-
                              сте с активным элементом) показан на рисунке
                          2   4.2. Спонтанные фотоны, случайно родившиеся
   O                          в направлении оси ОО или достаточно близком к
                              нему, будут проходить внутри активного эле-
                              мента (3) относительно большой путь, который,
                      O
                              к тому же, существенно увеличивается из-за
                         3    многократных отражений излучения от зеркал
                              (1,2) резонатора. Взаимодействуя с возбужден-
                              ными активными центрами, эти фотоны иниции-

        Рисунок 4.2                                                    139