Лазер состоит из трёх обязательных частей. Это рабочее тело, помещённое во внешний резонатор, и устройство накачки. Процесс генерации лазерного излучения происходит следующим образом. В рабочем теле имеются атомы, у которых имеются собственные резонансные частоты, и колебания на этих частотах можно возбудить путём внешнего воздействия, например, при горении или электрическим разрядом. Но почему-то лазерного излучения при этом мы не видим. Для того чтобы получить лазерное излучение, нужно суметь забрать у возбуждённых атомов энергию в очень узком частотном диапазоне. Почему нужен очень узкий диапазон? Он нужен по той причине, что когерентными (совпадающими по частоте и фазе) могут быть только сигналы очень близкие по частоте. Именно для этих целей и служит резонатор, куда помещают рабочее тело. В рабочем теле после её возбуждения уже имеется громадное количество атомов, частота которых совпадает (атомы это резонансные системы, которые имеют собственные резонансные частоты). Но в рабочем теле, после его возбуждения, резонансные колебания атомов или молекул не фазированы ни по фазе, ни по поляризации, т.е. их фазы и поляризации произвольны. Задачей внешнего резонатора является отбор из всего этого хаоса только тех молекул или атомов, у которых колебания очень близки по фазе и поляризации к электромагнитным колебаниям в резонаторе. КПД твердотельных лазеров очень низкий, поскольку очень незначительный процент колеблющихся атомных диполей близки по фазе, частоте и поляризации к условиям, накладываемым резонатором. Но именно энергию этих атомных резонансов выпустит наружу резонатор через свои полупрозрачные стенки в виде лазерного излучения. Энергия же остальных атомов, не подпадающих под это условие, не выйдет из резонатора в виде лазерного излучения.
Но в работе лазера присутствует ещё одно интересное явление, которое называют стимулированным излучением и которое существенно повышает КПД лазера. Мы уже сказали, что фазы колебаний возбуждённых атомов и молекул рабочего вещества могут сильно отличаться. Но, будучи помещёнными в электромагнитное поле внешнего резонатора, колебания этих атомов уже не являются самостоятельными, а оказываются связанными с полями резонатора. Именно эта связь и приводит к тому, что через некоторого времени после возбуждения, фазы отдельных атомов подтягиваются (синхронизируются) с фазой колебаний резонатора. Это явление и носит название стимулированного излучения.
Лазер принято называть квантовым генератором, но, как видим, ничего квантового в нём нет. Это обычная фазированная антенная решетка (ФАР), в которой в качестве элементарных излучателей используются атомы или молекулы рабочего вещества.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
- Код: выделить все
<div style="text-align:center;">Обсудить теорию <a href="http://www.newtheory.ru/mechanics/yavlyaetsya-li-lazer-kvantovim-generatorom-t5640.html">Является ли лазер квантовым генератором?</a> Вы можете на форуме "Новая Теория".</div>
