1.Оптические квантовые генераторы.
Для источников света, традиционных в обл. спектра, хар-на не когерентность излучения.
В начале 60-х годов были созданы источники света иного типа - оптические квантовые генераторы (лазеры). В противоположность некогерентным источникам, эл.-маг. волны зарождаются в различных частях оптич. квант. генератора, удаленных друг от друга на макроскопич. расстояния, оказываются когерентны между собой.
Лазер работает на принципах индуцированного излучения, которое имеет ту же фазу, ту же поляризацию и то же направление что и вынуждающее. При термодинамическом равновесии заселенность энерг. уровней в атоме удовл. закону Больцмана: 
,при котором, заселенность верхнего ур. меньше заселенности нижнего. Чтобы при распр. в среде волна усиливалась N>N0 
нужно создать среду с инверсной заселенностью N2>N1 или создать среду с коэффециентом 
.
Усиление света обычно сравнивают с нарастающей лавиной, при этом фооны изображают в виде шариков (рис.1).
 |
Для того чтобы создать такую среду надо было осущесствить обратную связь. Для этого активная зона либо располагалась между параллельными зеркалими, перпендикулярно циллиндру либо торцы активной зоны делались зеркальными – открытый резонатор. Свет в такой системе многократно отражаясь от зеркал ну только усиливается но и монохроматизируется и сужается. Угол расхождения пучка 
, где D-ширина пучка 
Тогда ближайшая длинна волны для которой тоже будет выполняться усиление будет определяться условием 
При обратной связи необходимо чтобы часть излучаемого света все время находилась в зоне активного в-ва и вызывала излучения все новых и новых атомов. Учтем что энергетические уровни и линии имеют ширину и предположим что ширина спектральных линий меньше дисперс. областей прибора, тогда это условие удовлетворяет только 1 линии. Именно эта длинна волны усиливается максимально, что и приводит к монохроматизации 
, где N-число отражений от зеркал. 
За счет большого числа отражений 
. Механизм монохроматичности в лазере примерно такой же как и в интерферометре Фабри-Перо, усиливаются не только лучи паралельные его оси но и лучи идущие под небольшими углами к его оси 
чтобы в лазере этого не происходило употребляются сферические зеркала.
В реальном лазере одно из зеркал полупрозрачное потому что какая-то часть должна быть выпущена из активной среды.
Существуют рубиновый, гелий-неоновый и лазер на красителе(можно настраивать на различные длины волн).
