Принципы квантовой электроники

МАТЕРИАЛЫ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ 24.1. Принципы квантовой электроники [c.246]

Принцип усиления света в оптических квантовых генераторах по трехуровневой схеме, который лежал в основе создания лазерных установок, был предложен Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым в 1955 г. Независимо от них американский физик Ч. Таунс с сотрудниками осуществил квантовый генератор электромагнитного излучения на молекулах аммиака. Эти работы советских и американских физиков положили начало бурному развитию квантовой электроники, за что им в 1964 г. была присуждена Нобелевская премия по физике. [c.383]

Принцип действия приборов квантовой электроники основан на изменении внутренней энергии системы в результате внешнего возбуждения, вызывающего переходы в ней. В системе существует бесконечное множество энергетических уровней и переходов между ними. Все они подчиняются постулату Бора при переходе с вышележащего уровня с энергией на нижележащий с энергией выделяется квант энергии с частотой V, т. е. к = - Еу — Е (где Л — постоянная Планка). [c.60]

В книге рассмотрены физические аспекты создания лазеров технологического назначения. На базе краткого изложения основ квантовой электроники и газового разряда дается классификация, а также описание принципов работы современных твердотельных и газовых лазеров, их характеристики, особенности эксплуатации, современное состояние и перспективы развития. [c.4]

Квантовую электронику можно определить как раздел электроники, в котором фундаментальную роль играют явления квантового характера. Настоящая книга посвящена рассмотрению частного аспекта квантовой электроники, а именно описанию физических принципов действия лазеров и их характеристик. Прежде чем заняться детальным обсуждением предмета, целесообразно уделить некоторое внимание элементарному рассмотрению идей, на которых основаны лазеры. [c.10]

Оптимизация — этап получения на ЭВМ численного решения задачи (отличается от аналитического тем, что по нему невозможно установить в общем виде поведение конечного результата при возможных изменениях исходных данных, хотя необходимость такой операции в процессе разработки, прибора очевидна). Для конструктора или разработчика важно не просто решить задачу как таковую, используя численные методы и мощь современных ЭВМ, а необходимо понять, что- полученное решение задачи должно обеспечить создание конкретного прибора с минимальными затратами на его производство. Для этого, получив решение задачи с ЭВМ синтез) конструктору или разработчику необходимо провести оптимизацию ее решения с точки зрения требований производства и технологии этого типа прибора (выбор конструктивных параметров, элементов, материалов и т. д.). Такая оптимизация как конечный этап разработки всей схемы связана с первым этапом (анализом), в котором закладывается столь необходимая элементная база для разработки лазеров и других приборов и устройств квантовой электроники. Идеальной элементной базой в любой области приборостроения можно считать набор стандартных унифицированных узлов и элементов, из которых разработчик может реализовать конкретный прибор. Такую элементную базу легко заложить в память ЭВМ, и с ее помощью на этапе оптимизации обеспечить минимальные затраты при реализации прибора. Эти принципы заложены в современные [c.64]

На современном этапе разработки и конструирования одного из узловых приборов квантовой электроники, газового лазера можно говорить только о возможностях создания систем САПР. Система проектирования может быть реализована, в принципе, по той же схеме, которая приведена в п. 2.3 (рис. 2.6). Однако для создания реальной системы необходимо дальнейшее совершенствование всех звеньев этой схемы. Прежде всего это будет относиться к блоку Анализ , поскольку для построения реальной САПР газовых лазеров в нем должна осуществляться разработка и систематизация стандартной элементной базы, характерной для любого газового лазера, более глубокое изучение элементарных процессов и энергетического баланса в электрическом разряде, возможности изготовления сложных оптических элементов. Все это вместе взятое позволит уже на этапе анализа сводить к хорошо изученным модельным представлениям практически любую задачу синтеза в САПР газовых лазеров. В качестве примера решения на уровне САПР можно привести задачу синтеза газовых лазеров с заданными характеристиками, рассмотренную в п. 2.6. [c.125]

Однако несмотря на известные успехи, достигнутые в квантовой электронике, в большинстве случаев еще не установлены физические границы применимости основных принципов, лежащих в основе работы квантовых приборов. Не выяснены пределы монохроматичности и когерентности излучения и их связь с мощностью и частотой излучения, неизвестно как далеко можно продвинуться в область высоких частот каково предельное значение коэффициента полезного действия при преобразовании различных форм энергии в когерентный свет и т. п. [c.12]

Можно привести историческую аналогию. Как известно, в основе электротехники лежит закон электромагнитной индукции Фарадея. Но, разумеется, электротехника не сводится к этому закону. Понадобились усилия десятков тысяч ученых, чтобы электричество широко вошло в жизнь, стало служить людям. Квантовая электроника также базируется на некоторых основных принципах, описанных нами выше, и вместе с тем она значительно богаче, содержательнее, концентрирует в себе результаты многочисленных научных исследований. [c.39]

Измерительная техника, электроника, вычислительная техника являются катализаторами прогресса. Всем — от колхозника, определяющего время посева, до исследователя, совершающего открытие, — нужны надежные методы измерений и точные, высокочувствительные, быстродействующие приборы. В последнее время появилось множество метрологий" квантовая, строительная, медицинская, спортивная. .. И все же метрология — цельная наука с едиными принципами, методами, способами. [c.5]

В квантовой электронике применяют системы, в которых используется энергия, запасенная в составляющих ее частицах — атомах, ионах, молекулах. Поскольку эти частицы получают и отдают энергию только определенными порциями — квантами, то приборы, работающие на этом принципе, называют квантовыми (усилителями, генераторами и др.). Для работы квантового прибора необходимо возбудить частицы системы или, как принято говорить, перевести их на более высокий энергетический уровень (уровни). Без разъяснения термина энергетический уровень нельзя понять. механизма работы приборов квантовой электроники. Используем для этого примеры, приведенные в работах польского физика А. Пекара. В качестве объекта исследования он предлагает рассмотреть энергетические уровни потенциальной энергии обычного квадратного стола и на этом примере познакомиться с терминологией, используемой в материаловедении квантовой электроники. (2тол может находиться на полу в шести положениях. [c.58]

Принцип действия СО2-Л. можно объяснить с помощью известной в квантовой электронике 4-уровневой схемы с учётом особенностей кинетики колебат. уровней молекул. Ниж. уровни колебат. мод в первом приближении можно рассматривать как расположенные эквидистантно по энергии состояния гармонических осцилляторов. При столкновениях одинаковых молекул переходы между уровнями одной моды имеют резонансный характер и происходят с частотой, как правило, значительно превышающей частоты накачки и столкновительной дезактивации. Вследствие этого устанавливается больцмановское распределение населённостей этих уровлей, характеризуемое колебат. темп-рой моды. Термодинамически неравновесный характер состояния молекул проявляется в отличии темп-р мод друг от друга и от темп-ры поступательных и вращат. степеней свободы молекул. Процессы преобразования энергии, в ходе к-рых образуется инверсна населённость, происходят между блоками уровней, принадлежащих к отд. модам. Энергии переходов между компонентами мультиплетов с отличающимся на единицу числом квантов деформационной моды не равны кванту этой моды, но различаются не слишком сильно. При темп-рах, характерных для большинства режимов работы СО -л., распределение населённостей уровней смешанных мод, пренебрегая неэквидистантностью, можно считать больцмановским с общей темп-рой. [c.442]

В п. 7.3.6 мы упоминали о важной модификации звездного интерферометра Майкельсона, предложенной Брауном и Твиссом. В разработанной ими системе свет от звезды фокусируют иа два фотоэлектрических детектора Р1 и Р , и информация о звезде получается путем изучения корреляции флуктуаций их выходных токов. Полный анализ характеристик такой системы должен учитывать квантовую природу фотоэффекта ) он требует также определенных знаний по электронике и поэтому выходит за рамки настоящей книги. Однако нетрудно понять принцип метода. При идеальных условиях эксперимента (отсутствие шума) ток на выходе каждого фотоэлектрического детектора пропорционален мгновенной интенсивнос-1-и 1 (/) падающего света, а флуктуация этого тока пропорциональна А/(/) = I ()—. Следовательно, в интерферометре Брауна и Твисса измеряется величина, пропорциональная 01. = <Д/1Д/а>. Простой статистический расчет показывает 1591 (см. также [60]), что Q,2 пропорционально квадрату степени когерентности и, значит, величина Q,2, так же как и дает иифор.мацию о размере звезды. [c.470]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...