Оптическая и квантовая электроника. Светцов В.И. - 30 стр.

порядка 108, ширина спектральной линии составляет 0,2 Гц, что соответствует
спектральной чистоте 5.1016. Для того чтобы получить такую величину
реально, необходимо очень жестко стабилизировать длину резонатора. Так при
длине резонатора 1 м допустимое отклонение составляет 5.10-7 нм. Поэтому
только в лучших лабораторных образцах достигнут разброс частоты в
несколько десятков герц.
      Отметим, что ширина спектра лазерного излучения может быть
существенно меньше естественной ширины спектральной линии, которая для
рассмотренного выше случая составляет 20 МГц. На первый взгляд это может
показаться парадоксальным, ибо естественная ширина линии определяется
соотношением неопределенностей:
      h∆νестτсп ∼ h                                                (1.45)
где tсп - время жизни атома в возбужденном состоянии, определяемое
спонтанными переходами.
      Но в режиме генерации все активные атомы и резонатор выступают как
единое целое и при непрерывном поступлении энергии извне время жизни
такой системы в возбужденном состоянии может быть сколь угодно большим.
      Все предыдущие рассуждения относились к одномодовой генерации в
стационарном режиме. При анализе ширины лазерной линии необходимо
учитывать, что ширина одной моды существенно отличается от ширины
участка спектра, перекрываемого лазером. Многие лазеры работают сразу на
нескольких продольных модах, и общая ширина линии излучения будет
приближаться к естественной ширине линии данного вещества. При этом в
лазерном излучении присутствуют все моды, для которых излучение больше
потерь, поэтому ширина линии излучения лазера все-таки меньше ширины
линии флюоресценции. Так, в гелий-неоновом лазере по расчету укладывается
10 мод, а реально наблюдаются 3 - 4 моды. На рис.1.12 показаны равномерно
разнесенные моды резонатора. Частотный интервал между ними равен c/2d, где
d - расстояние между зеркалами. Это соответствует разнесению длин волн на
интервал λ2/2d.
      При генерации в импульсном режиме спектр излучения будет уширен до
величины, обратной длительности импульса. Спектр лазерного излучения
может быть уширен и из-за неоднородности активного материала, что
особенно характерно для твердотельных лазеров.



                                    33