Методические указания к лабораторным работам по курсу "Основы физики лазеров". Летута С.Н. - 22 стр.

               Работа № 2 Усилители лазерного излучения

                                 Цель работы:
     1 Изучения физических принципов работы квантового усилителя.
     2 Экспериментальное определение значения коэффициента усиления для
непрерывного режима усиления непрерывных сигналов.

                                  2.1 Введение
      Прежде чем перейти к рассмотрению физических принципов работы
квантового усилителя (или лазерного усилителя) выясним различия между
квантовым генератором (или лазером) и лазерным усилителем.
      Назначение лазерного усилителя - увеличение интенсивности лазерного
излучения обусловленное увеличением напряженности поля электромагнитной
волны, поступающей на вход усилителя. Назначение квантового генератора -
создание лазерного излучения электромагнитной волны высокой направленно-
сти, выходящего в окружающую среду. Квантовые генераторы - автоколеба-
тельные системы, в которых генерация электромагнитных колебаний осущест-
вляется в процессе когерентного усиления колебаний при соответствующей об-
ратной связи. Обратная связь обеспечивается помещением активной среды в
объемный резонатор, в котором может возникать система стоячих электромаг-
нитных волн. Если частицы активной среды переведены в возбужденное со-
стояние, то при переходе с верхнего уровня на нижний появляются кванты
спонтанного излучения. В случае, когда квант спонтанного излучения попадает
в одну из стоячих волн, то излучение в стоячей волне накапливается за счет по-
явления вторичных квантов, что и приводит к возникновению индуцированного
(лазерного) излучения. Если мощность индуцированного излучения превышает
суммарную мощность всевозможных потерь за один проход (нагревание, рас-
сеяние, полезное излучение и т.д.), то в резонаторе возникают незатухающие
колебания. Эти колебания обладают очень высокой степенью монохроматично-
сти в силу свойств индуцированного излучения. Для квантовых генераторов
очень важно, что при индуцированном излучении в активной среде вторичные
кванты повторяют не только частоту, но и направление распространения пер-
вичных квантов. Поэтому лазерное излучение обладает высокой направленно-
стью, а лазерный луч формируется в генераторе автоматически.
      Из приведенной схемы работы квантового генератора и назначения ла-
зерного усилителя видно, что генератор есть не что иное, как самовозбудив-
шийся усилитель с соответствующей обратной связью. В данной работе преду-
смотрено получение генерации путем осуществления обратной связи в усили-
теле.




46