Применения лазеров

Механизмы усиления света

Лазеры генераторы

Наряду с активным веществом,

необходимым элементом лазера-генератора является оптический резонатор. Его роль подобна той, какую в генераторе радиодиапазона играет резонансный колебательный контур. В лазерах обычно используются резонаторы открытого типа, представляющие из себя систему из двух или большего числа отражателей (зеркал), полностью или частично отражающих падающее на них электромагнитное излучение оптического диапазона.

Как и радиогенератор лазер является автоколебательной системой, в которой для поддержания незатухающих колебаний (генерации) необходимо обеспечить положительную обратную связь. Она осуществляется в лазерном резонаторе в процессе взаимодействия излучения с находящимся в резонаторе активным веществом. Незатухающие колебания оптической частоты (лазерная генерация) устанавливаются при условии, что квантовое усиление в активном веществе оказывается достаточным для компенсации всех видов потерь излучения в резонаторе.

Для поддержания инверсии населенностей уровней энергии на рабочем квантовом переходе, т.е. активного состояния рабочего вещества необходимо затрачивать энергию. Ее нужно подводить к рабочему веществу от какого-то источника. Соответствующий процесс называют возбуждением рабочего (активного) вещества, или его накачкой. Источник подводимой энергии называют источником накачки, и он также является необходимым элементом лазера. Существует целый ряд различных способов возбуждения рабочего вещества лазеров и, соответственно, при этом используются разные источники накачки.

Два класса физических механизмов усиления света:

· вынужденное излучение

· вынужденное рассеяние

Применения лазеров широки и разнообразны. Одна из важнейших областей применений – оптическая связь. Многочисленны применения лазеров в качестве датчиков физических полей. Нерезонансное воздействие мощного лазерного излучения на различные вещества и материалы в непрерывном и импульсном режимах используются в технологических применениях лазеров. Селективное воздействие на атомы, ионы, молекулы и молекулярные комплексы, вызывающее процессы фотодиссоциации, фотоионизации, фотохимимические реакции и т.д. используется в лазерной химии, лазерном разделении изотопов и др. Сверхкороткие лазерные импульсы применяются для изучения быстропротекающих процессов, сверхскоростной фотографии, в спектроскопии с временным разрешением и т. п.

Сверхстабильные лазеры являются основой оптических стандартов частоты, лазерных сейсмографов, гравиметров и других точных измерительных приборов. Лазеры с перестраиваемой частотой произвели революцию в спектроскопии. В медицине лазеры используются и для диагностических целей и в качестве терапевтических и хирургических инструментов.

Среди новейших применений лазеров – использование их для производства и тестирования наноматериалов, обработка и тестирование поверхности, производство элементов электронных и фотонных микросхем, в том числе на основе фотонных кристаллов.

С появлением лазеров связано рождение таких новых разделов физики, как фотоника, нелинейная оптика, голография.