Вынужденные излучение. Лазеры

Лазеры – оптические квантовые генераторы – источники излучения.

Лазеры имеют три основных компонента:

1) активную среду;

2) систему накалки;

3) оптический резонатор.

Диаметр стержня был порядка 1 см, длина 5 см. Торцы рубинового стержня были тщательно отполированы и представляли собой строго параллельные друг от другу зеркала. Один торец покрывался таким слоем серебра, который пропуская около 8% упавшей на него энергии.

Рубин представляет собой окись алюминия (А ) в которой некоторые из атомов алюминия замещены атомами хрома. При поглощении света ионы хрома Сr ³ переходят в возбужденное состояние. Обратный переход в основное состояние происходит в 2 этапа. На первом этапе возбужденные ионы отдают часть своей энергии кристаллической решетке и переходят в метастабильное состояние.

На втором этапе ионы из метастабильного состояния переходят в основное, излучая фотон с =694,3 нм. Под действием фотонов такой же длины волны, т.е. при вынужденном излучении, переход ионов хрома из метастабильного состояния в основное происходит значительно быстрее, чем при спонтанном излучении.

Процесс сообщения рабочему телу лазера энергии для перевода атомов в возбужденное состояние называется накачкой.

Схема уровней ионов хрома

Время жизни уровня 3 очень мало (~ 10^-8 с). В течении этого времени некоторые ионы перейдут спонтанно из полосы 3 на основной уровень 1.

Однако большинство ионов перейдет на метастабильный уровень. При достаточной мощности накалки число ионов хрома находящихся на уровне 1 и 2.

После такого акта накалки возникает вспышка лазерного излучения, состоящая из ряда импульсов, общая продолжительность которых равна нескольким микросекундам.

Особенности лазерного излучения.

1) строгая монохраматичность ( ~ 0,01 Нм);

2) высокая временная и пространственная когерентность;

3) большая интенсивность

4) узость пучка.

Лазеры имеют многочисленные применения:

- в технике – для сварки, резки и плавления металлов;

- в медицине – бескровные операции, лазерная локация.

 

Выводы

1. Уравнение Эйнштейна .

2. Уравнение для эффекта комптона , где - длина волны рассеянного излучения, - комптоновская длина волны = 2,426 Пм.

3. Лазеры – оптические квантовые генераторы – источники излучения.

Лазеры имеют три основных компонента:

1) активную среду;

2) систему накалки;

3) оптический резонатор.

4. Лазеры имеют многочисленные применения:

- в технике – для сварки, резки и плавления металлов;

- в медицине – бескровные операции, лазерная локация.