Свойства лазерного излучения

Особые свойства лазерного излучения — высокая спектральная чистота и пространственная когерентность — позволяют, сильно увеличивая давление света, найти ему разные применения. Это стало возможным благодаря фокусировке лазерного луча в пятно с радиусом, равным одной длине волны. Оказалось, что силы давления, вызываемые сфокусированным лазерным светом, достаточно велики для перемещения маленьких частиц в различных средах. Используя сфокусированный лазерный пучок, удается сообщить как крошечным микроскопическим частицам, так и отдельным атомам и молекулам ускорения, в миллионы раз превосходящие ускорение свободного падения. Подобное увеличение давления света в луче лазера может найти весьма широкие применения в разных областях науки и практики. Так, например, используя такое высокое давление, в принципе возможно производить разделение изотопов, разделение частиц в жидкости, ускорение до больших скоростей электрически нейтральных частиц, проведение анализа атомных пучков и т. д. [c.353]

V/ 4. СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ [c.386]

Для проведения голографических процессов требуется источник когерентного излучения. В настоящее время наибольшую степень когерентности имеют колебания, генерируемые лазерами. Именно после изобретения лазера, когда открылась возможность систематического использования свойств лазерного излучения (его высокой интенсивности, монохроматичности и направленности), голография стала широко применяться на практике. [c.35]

Рассмотрим некоторые свойства лазерного излучения, которые позволяют получить и восстановить голограмму. [c.35]

Таким образом, наличие резонатора позволяет получить большую мощность и высокую направленность излучения ОКГ. В резонаторе может усиливаться только излучение, частота которого близка к одной из его резонансных частот. Это обусловливает другое важное свойство лазерного излучения — его высокую монохроматичность. [c.280]

Основными свойствами лазерного излучения, отличающими его от излучения других источников света, являются [c.895]

Применение оптических квантовых генераторов (лазеров) позволяет существенно расширить границы традиционных оптических методов контроля и создать принципиально новые методы оптического неразрушающего контроля, например, голографические, акустооптические и др. Лазерная дефектоскопия базируется на использовании основных свойств лазерного излучения — монохроматичности, когерентности и направленности. [c.51]

Уникальные свойства лазерного излучения — высокая монохроматичность, пространственная и временная когерентность, направленность и интенсивность — делают лазер идеальным источником для широкого использования в метрологии, в сильной степени определяющей состояние и развитие промышленности. [c.228]

Исследование флуктуаций в лазерах представляет интерес для анализа динамики его излучения знание статистич. свойств лазерного излучения определяет возможности использования лазеров в разл, приложениях. [c.664]

Дается более глубокое и существенно менее сложное описание когерентных и статистических свойств лазерного излучения в сравнении с обычным светом. [c.8]

Статистические свойства лазерного излучения и излучения тепловых источников [c.444]

Прежде чем приступить к рассмотрению когерентных свойств световых пучков, следует сравнить статистические свойства лазерного излучения и излучения обычных источников света. [c.444]

Статистические свойства лазерного излучения [c.445]

После того как мы рассмотрели в предыдущих разделах когерентность первого порядка, упомянем теперь об удивительном явлении, характерном для лазерного излучения и называемом спекл-картиной. Спекл-картину можно увидеть, если наблюдать лазерный свет, рассеянный от стены или рассеивающего транспаранта. Наблюдаемый рассеянный свет состоит из хаотического скопления ярких и темных пятен (или спеклов) (рис. 7.10, а). Несмотря на хаотическое распределение пятен можно различить пятно (или зерно) средних размеров. Из первых же работ стало ясно, что это явление обусловлено интерференцией вторичных волн с усилением и ослаблением, распространяющихся от небольших рассеивающих центров, расположенных на поверхности стены или рассеивающего транспаранта. Поскольку рассматриваемое явление наблюдается только тогда, когда излучение имеет высокую степень когерентности первого порядка, оно представляет собой неотъемлемое свойство лазерного излучения. [c.466]

Проблема оптических резонаторов занимает центральное место в квантовой электронике. Любой лазер состоит из двух основных компонентов — возбужденной среды и резонатора. Роль среды сводится к обеспечению усиления света в определенном спектральном диапазоне все специфические свойства лазерного излучения — его когерентность, направленность и Т.П. — формируются резонатором. Именно успехи в области резонаторов лежат в основе достигнутого за недолгое время существования квантовой электроники сужения диаграммы направленности и спектральной полосы излучения на несколько порядков по сравнению с первыми образцами оптических генераторов. [c.5]

Внедрение лазеров в практику физического зксперимента существенным образом способствовало интенсивному развитию голографии. Это представляется вполне естественным, поскольку именно при реализации процесса голографической регистрации волнового фронта в наиболее полной мере используется такое уникальное свойство лазерного излучения, как высокая степень пространственной и временной когерентности. Успешному построению теории голографических процессов способствовали применение, с одной стороны, хорошо развитого аппарата дифракционной теории формирования изображений и, с другой, - достижения статистической оптики и теории частичной когерентности. [c.7]

Создание лазеров — источников когерентного света, основанных на использовании вынужденного излучения в атомных системах,— оказало большое влияние на развитие различных областей науки и техники. Замечательные свойства лазерного излучения, к которым относятся высокие плотности энергии и мощности излучения, исключительно высокая направленность, возможность фокусировки излучения в пятно малого размера, широкий диапазон регулирования временных и энергетических параметров, превратили лазерный луч в уникальный по своим возможностям и надежный инструмент для выполнения различных технологических операций и научных исследований. [c.3]

Совместное действие резонатора и активной среды является решающим фактором, обеспечивающим такие типичные свойства лазерного излучения, как монохроматичность, узкая направленность и высокая спектральная плотность энергии. Направленность излучения достигается благодаря тому, что большое усиление имеет место лишь для волн, направление распространения которых достаточно мало отклоняется от оси резонатора. Волны, не удовлетворяющие этому условию, после многих отражений на зеркалах покидают лазерный резонатор и больше не участвуют в процессе усиления. [c.50]

Путем наблюдения за интерференционными полосами проверяли когерентность света от разных колец и от различных частей одного кольца. Таким способом было установлено, что когерентные свойства света в кольцах аналогичны когерентным свойствам лазерного излучения в центральном пятне. Поэтому было высказано предположение, что кольца возникают из-за рассеяния лазерного света на оптических неоднородностях в самом кристалле. Следовательно, кольцевая картина аналогична той, которая возникает при анализе лазерного света с помощью внешнего эталона Фабри Перо. [c.43]

Лазер обычно представляет собой резонатор, заполненный средой с отрицательным электромагнитным поглощением. Резонатор необходим для того, чтобы снизить радиационные потери в среде с малым усилением за счет циркуляции электромагнитной энергии (в узкой полосе частот), которая дает возможность восполнить потери энергии, обусловленные вынужденным излучением. Для получения же электромагнитной энергии, обладающей свойствами лазерного излучения (спектральным сужением, высокой степенью временной и пространственной когерентности, высокой степенью коллимации), резонатор не требуется. Излучение с такими свойствами (в инфракрасной, [c.225]

Чтобы нагляднее представить свойства лазерного излучения сравним его с солнечным. Энергия Солнца, как известно, огромна, — в видимом диапазоне электромагнитных волн оно излучает поток мощности 7-10 ватт на квадратный сантиметр, рубиновый же лазер излучает 10 -М0 ° ватт на кв. см. Излучаемая Солнцем световая мощность распределена в интервале длин волн 3500 ангстрем, а излучение рубинового лазера [c.107]

Изложение современных фундаментальных понятий оптики построено в учебнике на основе требования единства эксперимента и теории. Наряду с традиционными вопросами рассмотрены статистические и когерентные свойства квазимонохроматического излучения, спектральное разложение, электронная теория дисперсии, основы нелинейной оптики. Большое внимание уделено свойствам лазерного излучения и применению лазеров в физическом эксперименте. К каждому параграфу даны контрольные вопросы и задачи. [c.2]

Содержание пособия соответствует действующей программе курса общей физики для физических специальностей вузов. От существующих учебных пособий оно отличается тем, что в нем в сравнительно небольшом объеме наряду с традиционными вопросами строже и подробнее, чем это обычно принято, рассматриваются статистические и когерентные свойства квазимонохроматического излучения, спектральное разложение, электронная теория дисперсии, оптические резонаторы, разрешающая сила оптических и спектральных приборов, фотоэлектрические измерения, основы нелинейной оптики. Большое внимание уделяется объяснению свойств лазерного излучения и применению лазеров в оптическом эксперименте. Изложение учебного материала проводится на основе электромагнитной теории света, с соблюдением требования единства теории и эксперимента, обязательного при изучении курса общей физики. [c.6]

Исключительные свойства лазерного излучения открывают широкие перспективы для использования лазеров в различных областях науки и техники монохроматичность и когерентность — в голографии, при обработке информации, в измерительной технике высокая мощность — в лазерной технологии и энергетике, в нелинейной оптике малая расходимость излучения — в лазерной связи, локации, геодезии, строительстве и т. д. [c.455]

Именно по причине специфических свойств лазерного излучения, качественно и количественно отличающих его от излучения любых некогерентных источников, возникает и новая глава в общей проблеме взаимодействия света с веществом — взаимодействие лазерного излучения с веществом. [c.6]

В этой главе не рассматриваются ни физические принципы действия лазеров, ни их конструкции. Этим вопросам посвящена богатая литература. Для общего ознакомления с лазерами можно рекомендовать книги [3.3-3.4 . Лазерам с ультракороткими длительностями импульсов, наиболее часто используемым при исследовании процесса нелинейной ионизации атомов, посвящены книги [3.5 3.7]. Ниже рассматриваются лишь некоторые свойства лазерного излучения, имеющие существенное значение для экспериментов по нелинейной ионизации атомов. [c.59]

Уникальные свойства лазерного излучения позволили широко раздвинуть границы применения спектроскопии. Однако и сам лазер обладает уникальными свойствами для решения задач спектроскопии. Использование этих свойств положено в основу внутрирезонаторной спектроскопии. [c.225]

ВОЗМОЖНОСТЬ НОВОГО прибора. Вскоре я подключился к теоретическим исследованиям процессов в лазерах и продолжил их в Штутгартском университете. Я разработал теорию лазера, основные результаты которой опубликовал в 1962 г. и которую затем вместе с моими коллегами приложил к различным конкретным задачам. Примерно в то же самое время Лэмб опубликовал свою теорию, которую он и его соавторы использовали для решения многочисленных задач. Теперь хорошо известно, что эти две теории, которые называются полуклассическими и которые разработаны независимо, эквивалентны. Следующий шаг состоял в создании квантовой теории лазера, которая позволяет предсказать когерентность и шумовые свойства лазерного света (и света от обычных ламп). Эта теория, опубликованная мною в 1964 г., впервые показала, что статистические свойства лазерного излучения резко изменяются вблизи порога генерации. В последующие годы моя группа в Штутгарте продолжила эту работу дальше, и, например, были предсказаны особенности статистики фотонов вблизи порога. [c.13]

За последние годы существенно развилась физика лазеров, включающая в себя как создание новых типов лазеров, так и использование их для решения различных научных и практических задач. Указанные вьппе свойства лазерного излучения (в первую очередь монохроматичность и направленность) определяют возможность применения этих новых источников света для передачи сигналов, взаимодейстьши света с веществом и других актуальнГ)1х задач. [c.35]

Применение лазеров для получения термоядерной плазмы, предложенное советскими учеными, основано на уникальном свойстве лазерного излучения — возможности концентрации энергии в малых объемах за короткие промежутки времени. Решающее значение для развития исследований в этом направлении имела идея американских физиков о сжатии твердой мишени при сферически-симметричном ее облучении. Теоретически доказана принципиальная возможность увеличения плотности дейте-рий-тритиевого льда от 0,2 до 2-10 г/см , т. е. в 10 тыс. раз. Для этого предлагалось использовать профилированный импульс лазерного излучения с таким изменением мощности во времени, при котором происходит сначала сжатие, а затем нагрев вещества. По сравнению с простым разогревом топливной мишени применение предварительного сверхсильного сжатия по- [c.156]

Свойства лазерного излучения значительно расширили возможности интерферометрии для измерения длин и перемещений. Ограниченное использование интерферометров при таких измерениях было связано с качеством имеющихся источников света, не обладающих дсстаточной яркостью и когерентностью, что не позволяло получать четкую интерференционную картину при длине измерительного плеча более полуметра. Так как время когерентности лазерного излучения может составлять 10 — 10 с, лазерные интерферометры дают устойчивую интерферен- [c.228]

Преимущество лазеров заключается в сосредоточении энергии излучения в узком спектральном интервале при высокой направленности и пространственной когерентности пучка излучения. Эти свойства лазерного излучения позволяют получать большую глубину зоны локализации интерференционной картины и ее высокий контраст по всему полю наблюдения при практически неограниченной частоте полос. При использовании неколлимированного лазерного пучка диаметром d глубина зоны локализации, определяемая расходимостью лазерного излучения 0, будет равна /к = d/0, а при расширении лазерного пучка с помощью телескопической системы она определяется углом 0т = Qd/D, где D — диаметр пучка на выходе расширительной системы. Вследствие малости угла 0 и пространственной когерентности излучения лазера зона локализации получается протяженной, что облегчает настройку интерферометра и совмещение исследуемого объекта с областью локализации. [c.179]

В книге изложены основные методы анализа лазерных резонаторов — матричный, метод интегрального уравнения, геометро-оптический метод. Большое внимание уделено методам практического построения схем резонаторов, обеспечиваюпдих те или иные специальные свойства лазерного излучения — мощность, малую расходимость, стабильность и проч. с учетом специфики активной среды, режима работы лазера. Рассмотрено большое количество практически важных примеров. [c.1]

Появление этих новых аспектов старой проблемы взапмодей-ствпя света с веществом обусловлено специфическими свойствами лазерного излучения, качественно отличающими его от излучения любых долазерных некогерептных источников,— его когерентностью, направленностью, монохроматичностью, малой длительностью, высокой интенсивностью. Так, в случае генерации одной аксиальной моды расходимость пучка лазерного излучения мень- [c.5]

Широко известны различные примеры проявления этих специфических свойств лазерного излучения. Так, например, в различных прозрачных средах возникает его самофокусировка, т. е. нарушается один из основных законов оптики — закон прямолинейного распространения света. Самофокусировка обусловлена большой интенсивностью лазерного излучения, под действием которого изменяется коэффициент преломления среды. Другой хорошо известный пример — возможность разделения изотопов ла-эерным излучением за счет высокой монохроматичности излучения и его селективного воздействия па состояния сверхтонкой структуры атомных спектров. Когерентность лазерного излучения и, в частности, его экстремально малая расходимость позволяют фокусировать излучение в кружок, диаигетр которого порядка длины волны излучения, т. е. порядка 1 мкм. При длительности лазерного импульса порядка фемтосекунд длина цуга, т. е. той области пространства, где локализовано электромагнитное поле вдоль направления его распространения, составляет величину порядка 10 см, т. е. величину порядка длины волны излучения Можно привести и другие примеры, столь же принципиально противоречащие привычным представлениям, сложившимся в до-лазерную эпоху, когда существовали лишь некогерентные источники излучения. [c.6]

Выше, обсуждая свойства лазерного излучения, приводились и типичные ноличественные характеристики. В случае интенсивности (напряженности поля) излучения такие характеристики приводить нецелесообразно, так как они в существенной мере определяются техническими данными лазеров, которые очень быстро улучшаются. Поэтому ограничимся повторением уже приведенных выше данных сейчас па большом числе частот в диапазоне от ближнего ультрафиолетового до инфракрасного излучения можно Получать интенсивность излучения и напряженность поля, большие соответствующих атомных величин. [c.12]

Если в заключение обратиться к непрозрачным средам, то в этом случае взаимодействие носит более традиционный характер — лазерное излучение поглощается в поверхностном слое, нагревает его, испаряет, ионизует, создает плазму и нагревает ее (лекции 18—22). Конечно и здесь определяющими являются специфические свойства лазерного излучения, в первую очередь, возможность его хорошей фокусировки и его экстремально высокая интенсивность. Возможности передачи большой энергии от излучения плазме вообще экстремальны. Плазму удается нагреть до температур, близких к тем, при которых может реализоваться термоядерный синтез (лекцпя 22). При обсуждении взаимодействия лазерного излучения с пепрозрачпыми средами, как правило, речь будет идти о нзап.модействии с металлами. Орпептация па металлы обусловлена не принципиальными, а чисто практическими обстоятельствами, в том числе полнотой информации об их теплофизических свойствах. [c.14]

Закапчивая этот беглый, качественный обзор свойств лазерного излучепня и вещества, а также основных черт взаимодействия излучения с веществом, хочется еще раз подчеркнуть, что вся специфика этого взаимодействия обусловлена специфическими свойствами лазерного излучения — его когерентностью, монохроматичностью, паиравлепыостью, высокой интенсивностью и малой длительностью. Именно эти свойства обусловливают те новые и разнообразные физические явления, которые возникают при взаимодействии лазерного излучения с веществом и обусловливают выделение зтих процессов в отдельный раздел физики. [c.18]

Обратимся сначала к приближениям, использовашгым при постановке модельной задачи. Сопоставим их с основными свойствами лазерного излучения, обсуждавшимися в лекции 1. Предположение о плоском фронте волны (Ак = 0) хорошо соответствует малости расходимости лазерного излучения, особенно в дифракционном предельном случае. Предположение о монохроматичности падающей волны (Д = 0) также хорошо согласуется с реа.таностью, так как, хотя лазерное излучение и квазимонохроматично, величина Д /о> всегда очень мала, особенно в одночастотном режиме генерации. Предположения о том, что волна неограничена в плоскости, нормальной к вектору к, а также о равномерном распределении интенсивности излучения по фронту волны для реальной волпы в целом совершенно не соответствуют истине — пучок лазерного излучения в поперечном сечеиии всегда пространственно ограничен, а интенсивность излучения распределена по фронту волпы ые равномерно, спадая от максимального значения на оси пучка до нуля к его периферии. Однако для проведенного выше рассмотрения, как и в любой задаче волновой оптики, достаточно того, чтобы характерный размер фронта волны и однородности интенсивности был гораздо больше длины волны это условие всегда выполняется. [c.142]

Мы рассмотрели свойства лазерного излучения и показали, что оно обладает целым рядом уникальных характеристик. Во-первых, лазерные источники обеспечивают рекордную спектральную яркость и узкополосность излучения. Во-вторых, их излучение обладает чрезвычайно высокой направленностью. В-третьих, длительность лазерного излучения можно варьировать в широких пределах от непрерывного до субпикосекундной длительности. Наконец, длину волны излучения лазера удается перестраивать в широких пределах, перекрывая практически весь видимый диапазон, частично ультрафиолетовый и инфракрасный. Все это позволило существенно расширить возможности традиционной спектроскопии и разработать ряд новых методов — методов лазерной спектроскопии. [c.215]

В вводных главах затрагиваются наиболее типичные экспериментальные конструкции и активные среды лазеров, но основная часть книги будет посвящена теоретическому описанию широкого круга лазерных процессов. Лазер, или оптический мазер, как он первоначально назывался, будучи одним из самых важных изобретений Haniero века, нашел многочисленные применения в физике, химии, медицине, технике, теле- и радиосвязи и других областях. Весьма перспективны и другие приложения, например в компьютерах. Но физические процессы, приводящие к уникальным свойствам лазерного излучения, необычайно интересны и в плане фундаментальных исследований. Лазер — прекрасный пример системы, находящейся вдали от теплового равновесия, которая может достигать макроскопически упорядоченного состояния путем самоорганизации. Это был первый пример неравновесного фазового перехода, и его исследование способствовало рождению синергетики, новой области исследований на стыке паук. [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...