ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие редактора перевода из "Лазерная светодинамика " Книга Г. Хакена Лазерная светодинамика представляет собой второй том капитального трехтомного издания, которое автор объединил названием Свет . Имя профессора Штутгартского университета (ФРГ) Германа Хакена хорошо известно советскому читателю по двум монографиям, выпущенным издательством Мир на русском языке в 1980 и 1985 гг. [1,2]. Эти книги служат введением в бурно развивающуюся ныне теорию неравновесных фазовых переходов и кооперативных процессов самоорганизации, для которой Г. Хакен предложил новый термин синергетика . Многие советские специалисты знают также фундаментальный обзор Г. Хакена по теории лазера [3], который сначала составил содержание 25-го тома известной Энциклопедии физики , а затем вышел в свет отдельным изданием в виде самостоятельной книги. [c.5] Из трех томов Света Г. Хакена за рубежом пока что изданы первые два. В первом томе, озаглавленном Волны, фотоны, атомы [4], автор, начиная с самых элементарных понятий и положений, излагает физические основы и математический аппарат квантовой теории с акцентом на световые явления при этом, по мнению Г. Хакена, от читателя не требуется даже предварительного знакомства с квантовой механикой и предполагается лишь владение стандартным математическим аппаратом. Точно так же для чтения второго тома не нужна обязательная проработка первого тома обращаться к его тексту было бы полезно лишь при чтении некоторых специальных разделов Лазерной светодинамики , однако советский читатель легко найдет все необходимые пояснения и в других доступных ему учебных пособиях, руководствах и монографиях (см., например, [5—17]). В запланированном третьем томе Г. Хакен намерен дать детальный теоретический анализ нелинейных процессов взаимодействия мощного когерентного излучения с веществом. [c.5] Тема главы 3 — лазерные резонаторы. Основное внимание здесь также обращено на простое и наглядное теоретическое описание типов колебаний (мод) в конфокальном резонаторе и в резонаторе Фабри—Перо. Приведены результаты компьютерных расчетов распределений поля для этих резонаторов. Указанные расчеты базируются на алгоритмах, построенных еще в начале 60-х годов в настоящее время разработаны методы решения дифракционного интегрального уравнения для лазерного резонатора, не использующие стандартной итерационной схемы типа Фокса и Ли. Такие методы более экономичны, позволяют получать в одном расчетном цикле большой набор резонансных мод и соответствующих им потерь, оперировать с любыми числами Френеля вплоть до границ применимости геометрической оптики [18]. [c.6] Глава 4 называется Интенсивность лазерного излучения, скоростные уравнения . В ней изложена простая фотонная модель одномодового лазера, рассмотрены релаксационные колебания, модуляция добротности, балансные уравнения, описывающие важнейшие процессы в многомодовом лазере. Вторая половина главы в основном посвящена анализу эффекта образования провалов на контуре линии затрагиваются также вопросы конкуренции мод. Говоря о проблеме пространственной модуляции усиления в лазере, которая обусловлена структурой поля в резонаторе, уместно на помнить о работах советских авторов [19, 20], носящих приоритетный характер. [c.6] В главе 7 рассмотрена теория формирования ультракоротких импульсов. Исследуются активный и пассивный режимы синхро-низации мод, дан линейный, а затем нелинейный анализ устойчивости возникающих импульсов. Конец главы посвящен модели лазера с нелинейной поглощающей ячейкой. Отметим, что в эту важ-ную область квантовой электроники существенный вклад внесли советские теоретики. Так в работе [23] была построена квантовая теория лазера с нелинейным поглотителем, впервые выявлена тесная аналогия с картиной фазовых переходов первого рода вблизи критической точки, вычислены времена перехода из одного бистабильного состояния лазера в другое. Укажем еще на обзорную статью [24] (в ней содержится много ссылок на более ранние работы советских авторов), в которой подробно прослежены особенности процесса генерации сверхкоротких световых импульсов в лазерах с просветляющимся фильтром, причем основное внимание уделено статистическим аспектам явления. [c.7] Небольшая по объему глава 9 посвящена теории оптической бистабильности — направлению, которое развивается необычайно стремительно. Возникновение бистабильности изучается на модельной задаче, в которой волна распространяется внутри замкнутого контура, состоящего из непрозрачных и полупрозрачных зеркал. В одном из плеч контура находится ячейка с нелинейной активной средой. Проведено рассмотрение и для более общего случая с произвольной восприимчивостью среды. Подчеркнем, что оптическая бистабильность рассматривается в настоящее время как идейная основа будущего оптического компьютера, новых полностью оптических систем обработки информации с использованием дискретной логики. Выпускаемая в 1988 г. на русском языке издательством Мир книга [27] послужит для заинтересованного читателя хорошим продолжением материала главы 9. [c.7] Следует отметить, что подход Г. Хакена к квантовой теории лазера методически интересен, отличается прозрачностью и простотой. С его помощью реально удается получить решение для газовых лазеров с малой плотностью возбужденных атомов, когда можно пренебречь коллективными эффектами в спонтанном излучении. Правда, если среднее число фотонов в моде велико, то лазерное поле естественно описывать в квазиклассическом приближении, используя представление когерентных состояний. Цитированные выше работы [28, 29] как раз и посвящены построению квантовой теории лазера, асимптотически точной по квазикласси-ческому параметру в результате удается единым образом описать все основные типы лазеров при произвольном соотношении времен релаксации среды и поля в резонаторе с учетом существенной роли коллективных эффектов. [c.8] В короткой 12-й главе рассматривается теория так называемого двухфотонного лазера (имеется в виду испускание двух квантов, сумма энергий которых определяется заданным электронным переходом). С помощью квантового уравнения Ланжевена изучается случай реализации одномодового режима, однородного уширения и бегущей волны. [c.8] Заключительная, 13-я глава книги посвящена уже довольно давно развиваемой Г. Хакеном концепции, согласно которой лазер выступает как типичный объект исследования в современной синергетике. Подробно поясняется, каким образом в открытой системе типа лазера может происходить неравновесный фазовый переход. [c.8] В целом Лазерную светодинамику Г. Хакена есть все основания расценивать как интересный, оригинально построенный и изложенный с большим педагогическим мастерством курс современной кинетической теории лазерных систем. [c.8] Перевод книги осуществлен кандидатом физ.-мат. наук И. М. Бе-теровым (гл. 1—6) и доктором физ.-мат. наук Т. И. Кузнецовой (гл. 7—13). Хочется отметить внимание профессора Г. Хакена к русскому переводу книги и, в частности, поблагодарить его за предисловие, написанное к русскому изданию. [c.9] Вернуться к основной статье