Лазеры

Лазеры Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation («усиление света при помощи индуцированного излучения»)

Лазер – оптический квантовый генератор, создающий мощный пусконаправленны й когерентный монохроматически й луч света

Основные идеи, положенные в основу работы лазера: 1. В 1917 г А.Эйнштейн предсказал возможность индуцированного (вынужденного) излучения света атомами. 2. В 1940 г советский физик В.А.Фабрикант указал на возможность использования активных сред с инверсной заселенностью уровней, где возможно не поглощение, а 3. Использование положительно усиление электромагнитных волн. обратной связи, при которой часть сигнала с выхода устройства подается на его вход.

А.М. Прохоров Н.Г. Басов Ч. Таунс В 1954 г. впервые создали генераторы электромагнитного излучения, использующие механизм вынужденного перехода. В 1960 г. создал лазер в оптическом диапазоне работающий на рубине. Т. Мейман

Первый отечественный лазер

1. Спонтанное и вынужденное излучение. 1917 г. А. Эйнштейн: Механизмы испускания света веществом Спонтанное (некогерентное) Вынужденное (когерентное) 1917 г. А. Эйнштейн:Механизмы испускания света веществомСпонтанное (некогерентное)Вынужденное (когерентное)

Вынужденное излучение - излучение при переходе электрона в атоме с верхнего энергетического уровня на нижний с испусканием фотона под влиянием внешнего электромагнитного поля (падающего фотона) Образуются два фотона- близнеца

2. Использование активных сред . Нормальная заселенность энергетических Е2 уровней Е1 Инверсная заселенность энергетических уровней Е2 Е1 Обычная среда Активная среда

Активная среда с инверсной заселенностью энергетических уровней - среда, в которой больше половины атомов находится в возбужденном состоянии 2 ф 4 ф 16 ф 8 ф

Трёхуровневая система лазера Процесс перехода среды в инверсное состояние называется накачкой

3. Положительно обратная связь. Осуществляется с помощью оптического резонатора, который обычно представляет собой пару параллельных зеркал

Рубиновый лазер Основная деталь рубинового лазера – рубиновый стержень. Рубин состоит из атомов Al и O с примесью атомов Cr. Именно атомы хрома придают рубину цвет и имеют метастабильное состояние.

Рубиновый лазер На стержень навита трубка газоразрядной лампы, называемой лампой накачки. Служит для передачи атомам хрома квантов энергии для перехода из основного состояния в метастабильное. Очень быстро образуется «перенаселённость» метастабильного уровня.

Рубиновый лазер Один из торцов стержня зеркальный (для как можно большей задержки фотонов внутри стержня и вызывания как можно большего числа актов вынужденного излучения), другой – полупрозрачный (через него выходит лазерное излучение). Боковая поверхность стержня непрозрачная.

Свойства лазерного 1) самый мощный источник света; 2) исключительная излучения: монохроматичность; 3) дает очень малую степень расхождения угла; 4) когерентность.

Применение лазеров -Обработка материалов (резание, сварка, сверление); -В хирургии вместо скальпеля; -В офтальмологии; -Голография; -Связь с помощью волоконной оптики; -Лазерная локация; -Использование лазерного луча в качестве носителя информации….

Применение лазеров