дови лазерних інформаційних систем і принцип РАДІООПТИЧНІ обробки інформації умовно можна представити у вигляді деякої узагальненої моделі. Дослідження таких моделей дозволяє виділити найбільш важливі, характерні для радіооптікі особливості перетворення процесів та аналізу систем (рис.2) [2].
Рис.2. Узагальнена модель основних перетворень в лазерних інформаційних системах [2].
Основні операції і перетворення, показані на цій моделі, узгоджуються з типовими моделями лазерних інформаційних систем. Крім основних перетворень на узагальненої моделі вказані і деякі випадкові чинники, характерні для радіооптікі. Розгляд узагальненої моделі лазерних інформаційних систем показує, що побудова та розвиток статистичної радіооптікі повинно проходити за двома основними напрямками - направленню імовірнісного аналізу і напряму статистичного синтезу.
2.1 Принцип роботи лазерів
Принципова схема лазера вкрай проста: активний елемент, поміщений між двома взаємно паралельними дзеркалами. Дзеркала утворюють так званий оптичний резонатор; одне з дзеркал роблять злегка прозорим, крізь це дзеркало з резонатора виходить лазерний промінь. Щоб почалася генерацію лазерного випромінювання, необхідно накачати активний елемент енергією від деякого джерела (його називають пристроєм накачування).
Дійсно, основний фізичний процес, що визначає дію лазера, - це вимушене випускання випромінювання. Воно відбувається при взаємодії фотона з порушеною атомом при точному збігу енергії фотона з енергією збудження атома (або молекули). У результаті цієї взаємодії збуджений атом переходить в збудженому стані, а надлишок енергії випромінюється у вигляді нового фотона з точно такою ж енергією, напрямком розповсюдження та поляризацією, як і у первинного фотона. Таким чином, наслідком даного процесу є наявність вже двох абсолютно ідентичних фотонів. При подальшому взаємодії цих фотонів з порушеними атомами, аналогічними першого атома, може виникнути ланцюгова реакція розмноження однакових фотонів, летять абсолютно точно в одному напрямку, що призведе до появи вузькоспрямованого світлового променя. Для виникнення лавини ідентичних фотонів необхідна середу, в якій збуджених атомів було б більше ніж збудженому, оскільки при взаємодії фотонів з збудженого атома відбувалося б поглинання фотонів. Така середа називається середовищем з інверсної населеністю рівнів енергії. Отже, крім вимушеного випускання фотонів збудженими атомами відбуваються також процес мимовільного, спонтанного випускання фотонів при переході збуджених атомів в збудженому стані і процес поглинання фотонів при переході атомів з невозбужденного стану в збуджений. Ці три процеси, що супроводжують переходи атомів в збуджені стани і назад, були постульовано А. Ейнштейном в 1916 р .. Якщо число збуджених атомів велика, і існує інверсна населеність рівнів (у верхньому, збудженому стані атомів більше, ніж у нижньому, не збудженому), то перше ж фотон, що народився в результаті спонтанного випромінювання, викличе наростаючу лавину появи ідентичних йому фотонів. Відбудеться посилення спонтанного випромінювання при одночасному народженні (принципово це можливо) великого числа спонтанно випущених фотонів виникає велика кількість лавин, кожна з яких буде поширюватися в своєму напрямку, заданому початковим фотоном відповідної лавини Спонтанно народилися фотони, напрям поширення яких не перпендикулярно площині дзеркал, створюють лавини фотонів, що виходять за межі середовища. У результаті ми отримаємо потоки квантів світла, але не зможемо отримати ні направленого променя, ні високою монохроматичности так як кожна лавина ініціювалася власним первісним фотоном. Для того щоб середу зінверсної населеністю можна було використовувати для генерації лазерного променя, т. Е. Спрямованого променя з високою монохроматичністю, необхідно знімати інверсно населеність за допомогою первинних фотонів, що вже володіють однією і тією ж спрямованістю випромінювання і однієї і тієї ж енергією, співпадає з енергією даного переходу в атомі. У цьому випадку ми будемо мати лазерний - підсилювач світла. Існує, однак, і інший варіант отримання лазерного променя пов'язаний з використанням системи зворотного зв'язку. Спонтанно народилися фотони, напрям поширення яких перпендикулярно площині дзеркал, створюють лавини фотонів, що виходять за межі середовища, же час фотони, напрям поширення яких перпендикулярно площині дзеркал, створять багаторазово посилилися в середовищі внаслідок багаторазового відбиття від дзеркал. При правильно підібраному пропущенні дзеркал, точної їх налаштування щодо один одного поздовжньої осі середовища, з інверсною населеністю зворотний зв'язок може, опинитися на стільки ефективною, що випромінювання вбік можна буде повністю знехтувати в порівнянні з випромінюванням, що виходить через дзеркала. На практиці це, дій...
