імпульсів, можливо створити умови для генерації випромінювання дуже великої потужності (так звані гігантські імпульси). Цей режим роботи лазера називають режимом модульованим добротності.
Генерується лазером випромінювання є монохроматичним, оскільки ймовірність випромінювання фотона певної довжини хвилі більше, ніж близько розташованої, пов'язаної з розширенням спектральної лінії, а, відповідно, і ймовірність індукованих переходів на цій частоті теж має максимум. Тому поступово в процесі генерації фотони даної довжини хвилі будуть домінувати над усіма іншими фотонами. Крім цього, через особливого розташування дзеркал в лазерному промені зберігаються лише ті фотони, які поширюються в напрямку, паралельному оптичної осі резонатора на невеликій відстані від неї, інші фотони швидко залишають обсяг резонатора. Таким чином промінь лазера має дуже малий кут розходження. Нарешті, промінь лазера має строго певну поляризацію. Для цього в резонатор вводять різні поляроїди, наприклад, ними можуть служити плоскі скляні пластинки.
5.2 Пристрій лазера
Всі лазери складаються з трьох основних частин:
1. активною (робочої) середовища;
2. системи накачування (джерело енергії);
. оптичного резонатора (може бути відсутнім, якщо лазер працює в режимі підсилювача).
Кожна з них забезпечує для роботи лазера виконання своїх певних функцій.
Малюнок 5.1 - Пристрій лазера: 1 - активне середовище; 2 - енергія накачування лазера; 3 - непрозоре дзеркало; 4 - напівпрозоре дзеркало; 5 - лазерний промінь.
Активна середу
В даний час в якості робочого середовища лазера використовуються різні агрегатні стани речовини: тверде, рідке, газоподібне, плазма. У звичайному стані число атомів, що знаходяться на збуджених енергетичних рівнях, визначається розподілом Больцмана:
(5.1)
тут N - число атомів, що знаходяться у збудженому стані з енергією E, - число атомів, що знаходяться в основному стані, k - постійна Больцмана, T - температура середовища. Іншими словами, таких атомів, що знаходяться у збудженому стані менше, ніж в основному, тому ймовірність того, що фотон, поширюючись по середовищу, викличе вимушене випромінювання також мала в порівнянні з ймовірністю його поглинання. Тому електромагнітна хвиля, проходячи по речовині, витрачає свою енергію на збудження атомів. Інтенсивність випромінювання при цьому падає за законом Бугера:
(5.2)
тут - початкова інтенсивність, - інтенсивність випромінювання, що пройшов відстань l в речовині, - коефіцієнт поглинання речовини. Оскільки залежність експоненціальна, випромінювання дуже швидко поглинається.
У тому випадку, коли число збуджених атомів більше, ніж не збудженому (тобто в стані інверсіїзаселеність), ситуація прямо протилежна. Акти вимушеного випромінювання переважають над поглинанням, і випромінювання посилюється за законом:
, (5.3)
де - коефіцієнт квантового підсилення. У реальних лазерах посилення відбувається до тих пір, поки величина надходить за рахунок вимушеного випромінювання енергії не стан...
