Зміст
Введення
. Гаусів пучок у вільному просторі
. Проходження Гауссова пучка через тонку лінзу
. Дифракція Гауссова пучка
. 1 Фокусування Гауссова пучка
. 2 Розміри фокальній області лінзи
Список літератури
Введення
лазер гауссовий пучок дифракція
Історія винаходу лазера почалася з припущення. А саме: в 1916 році Альберт Енштейн створив теорію взаємодії випромінювання з речовиною, з якої витікала принципова можливість створення квантових підсилювачів і генераторів електромагнітних хвиль, та й Олексій Толстой, у своєму знаменитому романі Гіперболоїд інженера Гаріна raquo ;, писав приблизно про це ж.
Однак перша спроба експериментально знайти індуковане випромінювання була тільки в 1928 році, коли Ланденбург, вивчаючи негативну дисперсію світла, сформулював умови виявлення індукованого випромінювання як переважання його над поглинанням (умова інверсії), зазначивши, що для цього необхідно спеціальне виборче порушення квантової системи.
До 50-х років були тільки передумови створення лазера, поки в 1955 році вчені Микола Басов і Олександр Прохоров що не розробили квантовий генератор - підсилювач мікрохвиль за допомогою індукованого випромінювання, активним середовищем якого є аміак.
Винахід лазера, що використовує аміак, дозволило американським ученим Чарльзу Таунсу і Артуру Шавлова через два роки почати розробку принципів лазера. Працюючи паралельно в тому ж напрямку, Олександр Прохоров в 1958-му використовував для створення лазера резонатор Фабрі-Перо, що представляє собою два паралельних дзеркала, одне з яких напівпрозорої.
У травні 1960 р співробітник дослідницького центру фірми Hughes, американський фізик Теодор Мейман, грунтуючись на роботах Н. Басова, А. Прохорова і Ч. Таунса, сконструював перший лазер на рубіні з довжиною хвилі в 0, 69 мкм. Через півроку в лабораторіях корпорації IBM заробив інфрачервоний лазер на фториді кальцію з добавкою іонів урану, побудований Пітером Сорокіним (Peter Sorokin) і Міреком Стівенсоном (Mirek Stevenson). Це був унікальний прилад, який діяв лише при температурі рідкого водню і практичного значення не придбав.
Нарешті, в грудні того ж року дослідники з Bell Laboratories Алі Джаван (Ali Javan), Вільям Беннетт (William Bennett) і Дональд Херріот (Donald Herriotte) продемонстрували перший у світі газовий лазер на суміші гелію і неону , який повсюдно застосовується і в наші дні.
1. Гаусів пучок у вільному просторі
В оптиці гауссовий пучком називається пучок електромагнітного випромінювання, в якому розподіл електричного поля і випромінювання в поперечному перерізі добре апроксимується функцією Гаусса. Когерентний світловий пучок з гауссових розподілом поля має фундаментальне значення в теорії хвильових пучків. Цей пучок називають основною модою на відміну від інших мод більш високого порядку.
гаусові пучки добре описують моди тих резонаторів, які утворені квадратичними, або гауссовими елементами. До таких елементів відносяться (в параксіальними наближенні) лінзи, сферичні дзеркала при нормальному і похилому падінні на них пучка, діафрагми з плавно (по гауссову законом) мінливих поглинанням, так звані квадратичні середовища і т.п. Переважна більшість резонаторів саме такими елементами і утворені. До негауссовим елементів відносяться діафрагми з різкими краями, діелектрики (у тому числі активні елементи), що володіють сильними абераціями, т. Е. Квадратичною залежністю показника заломлення від радіуса та ін.
Слід зазначити величезну різноманітність резонаторів, модою яких є гаусів пучок, при тому, що всі ці пучки є різновидами єдиного астігматічного Ерміт-гауссова пучка. Якщо врахувати ще й простоту розрахунку мод, принаймні для резонаторів, що мають площину симетрії, (правило ABCD), то стає ясно, що оптика гауссових пучків є незамінне і вельми потужний засіб дослідження лазерних резонаторів. Навіть якщо в резонаторі є негауссови елементи, початковий розрахунок в межах гауссовой оптики дає хорошу орієнтування для подальшого дослідження.
Для того щоб ясніше відтінити властивості гауссова пучка, будемо порівнювати його з плоскою хвилею. Хвильовий рух в плоскій хвилі описується декількома параметрами, такими як частота, амплітуда, напрямок і швидкість поширення, фаза. Вважається, що плоска хвиля займає весь простір, отже, плоска хвиля є ідеалізацією, реально такі об'єкти не існують. Проте уявлення про плоскій хвилі виявляється дуже корисним. Математично плоска хвиля описується прос...
