ПРИНЦИПЫ ЛАЗЕРОВ

ПРИНЦИПЫ ЛАЗЕРОВ ИСХОДНЫЕ КОНЦЕПЦИИ

Звелто О.

В этой вводной главе в упрощенной форме описываются фун­даментальные физические процессы и основные идеи, лежа­щие в основе работы лазеров. Кратко обсуждаются также свойства лазерных пучков. Таким образом, основная цель этой главы — познакомить читателя со множеством поня­тий и концепций, которые будут рассматриваться в после­дующих главах, и, следовательно, помочь ему понять логи­ку организации книги.

Построение книги фактически основано на представле­нии о том, что лазер можно рассматривать как совокупность трех основных элементов: активной среды, системы накач­ки энергией и резонатора. В соответствии с этим в главах 2 и 3, следующих за вводной главой, рассмотрены процессы взаимодействия излучения с веществом различных типов — начиная с простейших, т. е. одиночных атомов или ионов (глава 2), и заканчивая более сложными, т. е. молекулами и полупроводниками (глава 3). В главе 4, в качестве введения в описание оптических резонаторов, обсуждаются некоторые вопросы, относящиеся к распространению лучей и волн в не­которых оптических средах и элементах, таких как свобод­ное пространство, оптические элементы типа линзы, интер­ферометры Фабри-Перо и многослойные диэлектрические покрытия. В главе 5 излагается теория оптических резона­торов, а в главе 6 рассмотрены процессы накачки. Идеи, пред­ставленные в этих главах, используются затем в главах 7 и 8, где приводится теоретическое описание работы лазеров в ре­жимах соответственно непрерывного и нестационарного (им­пульсного) излучения. Эта теория основана на приближении низшего порядка, т. е. использует скоростные уравнения. На самом деле такой подход оказывается применимым для описания большинства свойств лазеров. Поскольку лазеры,

В которых используются различные активные среды, существенно отлича­ются по своим параметрам, то в главах 9 и 10 рассматриваются характерные особенности некоторых типов лазеров: в главе 9 представлены лазеры на ион­ных кристаллах, растворах органических красителей и полупроводниках, имеющие несколько общих черт; в главе 10 описаны газовые и химические лазеры, а также лазеры на свободных электронах. Переходя к этой части кни­ги, читатель уже должен обладать достаточным пониманием принципов рабо­ты лазеров, чтобы приступить к изучению тех свойств излучения на выходе из лазера (когерентности, монохроматичности, яркости, шумовых характери­стик), которые рассмотрены в главе 11. Содержание главы 12 обусловлено тем, что перед непосредственным применением лазерное излучение, вообще гово­ря, подвергают некоторым преобразованиям, которые могут включать в себя: (1) преобразование параметров пространственной структуры пучка в резуль­тате его прохождения, например, через систему линз; (2) преобразование энер­гетических параметров пучка после прохождения его через усилитель; (3) пре­образование спектра или частоты излучения с использованием каких-либо нелинейно-оптических явлений (генерация второй гармоники, параметри­ческие процессы); (4) преобразование временных параметров излучения пу­тем, например, сжатия или удлинения лазерного импульса.