ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Проблемы теории лазера из "Лазерная светодинамика " Эта теория имеет дело с взаимодействием между электромагнитным полем мод резонатора и атомами газообразной или твердой активной лазерной среды. Поле рассматривается как классическая величина, подчиняющаяся уравнениям Максвелла, а движение электронов в атомах описывается на основе квантовой теории. [c.28] Происходит селекция одной моды, а в каких может существовать несколько мод. Ниже будет показано, что при лазерной генерации частоты испускаемого излучения сдвинуты относительно центра атомной линии и относительно собственной частоты резонатора. При определенных предположениях, в частности о том, что отсутствуют какие-либо фазовые соотношения между отдельными модами, из полуклассических уравнений могут быть выведены и тем самым обоснованы скоростные уравнения. Теория, эквивалентная нашей, была развита независимо Лэмбом и опубликована им в 1964 г., причем Лэмб рассматривал газовый лазер. При наличии фазовой синхронизации мод возникает ряд новых важных явлений, таких, как генерация ультракоротких импульсов. Полу-классические уравнения все еще используются многими учеными как основа для исследования различных явлений, происходящих в лазерах, и ниже будет представлен ряд примеров. Таким образом, центральное место в этой книге, посвященной динамике лазерного излучения, будет занимать полуклассическая теория. [c.29] Полуклассическая теория, в которой поведение атомов описывается некоторыми квантовомеханическими средними, а световое поле рассматривается как классическая величина, приводит к одному странному выводу. В то время как выше критического значения мощности накачки, в результате которой атомы непрерывно возбуждаются, лазерное излучение возникает в виде полностью когерентной волны, ниже этой критической мощности вообще не должно быть испускания света. Но адекватная теория лазера должна включать в себя описание излучения и обычных излучателей как частный случай и должна быть в состоянии объяснить различие между светом обычного теплового источника и лазерным излучением. Известно, что излучение обычных ламп обусловлено спонтанным испусканием. Спонтанное излучение — типичный квантовый процесс. Очевидно, что полуклассическая теория не в состоянии описать такой процесс. В связи с этим становится необходимым развить полностью квантовомеханическую теорию лазера. Созданная ранее квантовая теория, в частности разработанная Вайскопфом и Вигнером, могла подробно описать спонтанное излучение отдельного атома, но была непригодна для описания работы лазера. [c.29] В виде отступления сделаем несколько технических замечаний, интересных для теоретиков. [c.30] Рискеном И Вайдлихом (1967 г.) различными, хотя и эквивалентными способами. Поскольку принцип соответствия важен не только в физике лазера, но и в нелинейной оптике, он будет представлен в разд. 11.2. [c.31] В эту книгу будут включены также другие аспекты теории лазера, например оптическая бистабильность. В то время как в обычных лазерах накачка осуществляется некогерентно, приборы с оптической бистабильностью могут рассматриваться как лазеры, которые управляются когерентно внешним полем. Поэтому многие теоретические методы, разработанные для лазеров, применимы и к анализу оптической бистабильности. Обстоятельный теоретический анализ этого явления был дан Луджато и другими авторами. Термин оптическая бистабильность обусловлен тем, что при подходящих условиях пропускание света через резонатор, заполненный атомами, может принимать два разных значения. Теория прибора с оптической бистабильностью вселяет надежды на то, что будет создан оптический транзистор. [c.31] В основной части книги речь идет о лазерных процессах, в которых оптический переход в атоме является однофотонным. В то же время известно, что в оптических переходах могут одновременно излучаться или поглощаться также два или несколько фотонов. Это привело к идее двухфотонного лазера, значительный вклад в развитие которого внесли Уоллс, Вэнг и др. Краткое изложение этой теории дается в гл. 12. [c.32] Вернуться к основной статье