Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 70 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

70
слой
вещества излучение будет ослабляться. Это явление напоминает
появление темных фраунгоферовских
линий в спектре солнечного из-
лучения. Излучение, возникающее в результате спонтанных переходов,
некогерентно и распространяется во всевозможных направлениях и не
даёт вклада в проходящую волну.
Чтобы проходящая через слой вещества волна усиливалась, нужно
искусственно создать условия, при которых n
2
> n
1
, то есть создать ин-
версную населенность уровней. Такая среда является термодинамиче-
ски неравновесной.
Идея использования неравновесных сред для полу-
чения оптического усиления впервые была высказана
В. А. Фабрикантом в 1940 году. В 1954 году русские физики Н. Г. Басов
и А. М. Прохоров и независимо от них американский ученый Ч. Таунс
использовали явление индуцированного испускания для создания мик-
роволнового генератора радиоволн с длиной волны λ = 1,27 см. За раз-
работку нового принципа усиления и генерации радиоволн в 1964 году
все трое были удостоены Нобелевской премии.
Среда, в которой создана инверсная населенность уровней, назы-
вается активной. Она может служить резонансным усилителем свето-
вого сигнала. Для того чтобы возникала генерация света, необходимо
использовать обратную
связь. Для этого активную среду нужно распо-
ложить между двумя высококачественными зеркалами, отражающими
свет строго назад, чтобы он многократно прошел через активную среду,
вызывая лавинообразный процесс индуцированной эмиссии когерент-
ных фотонов. При этом в среде должна поддерживаться инверсная на-
селенность уровней. Этот процесс принято называть накачкой.
Начало лавинообразному процессу в такой системе при опреде-
ленных условиях может положить случайный спонтанный акт, при ко-
тором возникает излучение, направленное вдоль оси системы. Через не-
которое время в такой системе возникает стационарный режим генера-
ции. Это и есть лазер. Лазерное излучение выводится наружу через одно
(или оба) из зеркал, обладающее частичной прозрачностью. На рис. 39
схематически представлено развитие лавинообразного процесса в лазе-
ре.
Существуют различные способы получения среды с инверсной
населенностью уровней. В рубиновом лазере используется оптическая
накачка. Атомы возбуждаются за счет поглощения света. Но для этого
недостаточно только двух уровней. Каким бы мощным не был свет лам-
пы-накачки, число возбужденных атомов не будет больше числа невоз-
бужденных. В рубиновом лазере накачка производится через третий
выше расположенный уровень (рис. 40).

Страницы