і все оптично когерентні. Ця лавина фотонів може бути значно посилена за допомогою одного оптичного трюку. Якщо всю систему помістити в резонатор (між двома який повністю відбивають дзеркалами), то в високого ступеня когерентний і направлене світло буде багаторазово проходити всередині області інверсією заселеності. Оскільки швидкість світла дуже велика, весь процес багаторазового відбиття світла з постійно наростаючою інтенсивністю відбувається за дуже малий проміжок часу, і при дотриманні необхідних умов виникає дуже інтенсивний і дуже короткочасний світловий імпульс, що володіє скоєно особливими властивостями. Лазерні промені строго монохроматічни і когерентні, мають дуже малу кутову розбіжність, мають величезну потужність випромінювання.
Таким чином, для отримання лазерного випромінювання необхідно мати частинки, в яких може бути створена інверсна заселеність, резонатор і пристрій, що забезпечує отримання інверсного стану. Частинки, в яких може бути створена інверсна заселеність, називають активними речовинами лазера. Сукупність же елементів, забезпечують отримання інверсної заселеності, називають пристроєм або системою накачування.
2.2 Активні речовини
В даний час в Як активних речовин лазерів використовуються тверді тіла, напівпровідники, рідини, гази. Відповідно до цього розрізняють твердотільні лазери, тобто лазери, у яких в якості активного речовини використовуються діелектричні кристали або скла з домішкою активних частинок; рідинні лазери, у яких активна речовина знаходиться в рідкому стані; напівпровідникові лазери і газові лазери, активними частинками яких можуть бути атоми, іони або молекули власне газів або пари металів.
Активна речовина твердотільних лазерів складається з двох основних компонентів: матриці і активатора. Енергетичні рівні атомів в кристалі відрізняються від рівнів вільних атомів, так як на атом у кристалі впливають електричні й магнітні поля оточуючих атомів. Це призводить до розщеплення рівнів, появі підрівнів і, в кінцевому рахунку, енергетичних смуг. Найбільше розширення відчувають рівні зовнішніх електронів, так як внутрішні електрони екрануються від впливу полів сусідніх атомів зовнішніми електронними оболонками. В якості матриці використовуються діелектричні кристали, заборонена зона яких звичайно становить кілька електрон-вольт. Тому чиста кристалічна основа є абсолютно безбарвною і прозорою середовищем. Введення в кристалічну основу іонів активатора приводить до появи в активованому кристалі областей селективного поглинання і спонтанної люмінесценції (центрів забарвлення). Іони активатора заміщають іони основи, тому радіус іона активатора повинен практично збігатися з радіусом іона матриці. Чим точніше це геометричне відповідність, тим більш високі концентрації іонів активатора в основі можуть бути досягнуті без помітних оптичних дефектів. Атом активатора в кристалічної основі повинен мати метастабільний рівень з великим часом життя і вуз...
