radiație coerentă și proprietățile sale de bază

lumina policromatică Normal emisă de încălzit-Lamy acestea pot fi reprezentate ca un set de un număr mare de valuri armonice-ically electromagnetice cu frecvențe diferite și haotice, dar fazele care variază în timp.

La distribuirea armonicii undă electromagnetică în spațiul creat de câmp electric alternativ rezistența E și câmp magnetic de intensitate H, schiesya schimbă în spațiu și în timp armonic:

E = £ nsinr27t (vf-.x / A) + (pl;

cos2n (ZL1) H = H0 (vt - x / X) + f].

Aici, Eq # 0 și - amplitudinea vibrațiilor punctele forte E și H v - frecvența de oscilație; X = c / v - lungime de undă; c - Viteza luminii în vid. Dacă frecvența de oscilație v (și lungimea de undă X) nu depinde de timpul t, valul se numește monocromatică. undele electromagnetice reale nu sunt monocromatice.

val non-monocromatica poate fi reprezentat ca o sumă finită, noi (sau infinit) numărul de valuri monocromatice, iar intervalul mai îngust, în care frecvența componentelor monocromatice sunt grupate lungime de undă nonmonochromatic, același BLI l proprietăți cu unda monocromatica.

argumentul sinusului (cosinus) în expresiile (3.11), numita fază de undă sinusoidală oscilație, determină starea procesului de co-vibrațională la timp (un punct în spațiu x de o undă electromagnetică cu inițială qb fază timpul de curgere uniformă a mai multor procese de vibrație-TION sau val numita coerență. în cazul în care diferența de fază dintre cele două oscilații ale undelor electromagnetice este constantă sau nu se schimbă în mod aleatoriu, mai degraba ordonat, potrivit unei legi, aceste valuri sunt coerente. monocromatică numa 'întotdeauna coerență coerentă și reciprocă a două valuri nemonohroma-CALLY înseamnă că acestea au același set de frecvențe și diferența dintre faza inițială este constantă în timp.

Generarea undelor radio coerente a fost efectuat înainte de apariția de lasere, dar pentru a genera lumină coerentă a fost un coș-este posibilă numai după dezvoltarea de surse laser de radiații optice. Prepararea undelor electromagnetice coerente din gama Opti-agenție din cauza lor de frecvență înaltă și reactivează oferind pe canalul de comunicare optic este mult mai multe informații decât prin radio. Cu cât mai puțin lungimea de undă, mai mici Ras divergenta pot fi obținute în formarea acestor valuri fascicul de energie Pas-paralele, iar acest lucru este foarte important atunci când se determină locații și distanțele la obiectele.

Obținută folosind surse convenționale de lumină monocromatică cerul de o intensitate suficientă nu este posibilitate NYM. Pentru a crea surse puternice ale fizicii luminii coerente am explorat moduri diferite de a genera și analog-tech generație a undelor radio încercat să le aplice în acest scop fasciculelor de electroni și a cavităților. Cu toate acestea, dimensiunile re-rezonator să fie proporțională cu lungimea de undă, care în acest caz este dificil de realizat. tradițional radio pentru oscilații re-nerirovanie folosind fascicule de electroni într-un anumit caz SG nu a fost posibil, și obținerea undelor electromagnetice coerente în regiunea optică a fost realizată prin intermediul electronicii cuantice (aplicată secțiunii sale - la boabe de artă).

Quantum Electronics opereaza molecule individuale si atomii pentru a le genera folosind proprietăți de vibrație de rezonanță. Atomi, molecule și cristalele sunt f microsisteme complexe care constau din nuclee

--------------------- e „și electroni. Energia mișcării relative

-------------------- este de constituirea atomului de particule sau OM

_______ molecule, în conformitate cu punctele de vedere phi moderne fenotipice poate lua Єz strict definite de energie valori

_____________ nivelurile de energie Єі (fig. 3.4). nivelurile de sistem de energie ENER ale energiei

_jL_J atomi spectru cer; strat inferior cu minoritate

e ° єo minim de energie numit OS-

Fig. 3.4. Energetiches - novnym, iar restul - excitate,

nivelurile Kie atom spectru de energie al unui atom depinde

structura sa, și numărul de electroni ce inundă o anumită dătătoare de energie, numita populație de (populație-UTS) nivelul de energie corespunzător.

Dacă un atom situat la nivelul solului E0, raportul de energie, el poate merge la unul dintre nivelurile excitat. In schimb, atomul excitat poate în mod automat (Spon-Tanno) trec într-unul din stratul inferior, în timp ce emit o anumită cantitate de energie ca un cuantum de lumină (pho-tone). Dacă radiația este emisă în atomul de tranziție cu un nivel de energie rn la ew, frecvența fotonilor emiși (sau abs-by taliu)

Acestea sunt procesele de emisie spontane și se pune în corpurile calde. Nevoile de încălzire ale atomilor în stare excitată, iar la trecerea la mai mici state, ele emit fotoni de lumină. Radiații de atomi diferiți se produce în mod independent și este de natură statistică. Fotonii emiși atomi de schi haotic sub formă de așa-numitele trenuri val care nu sunt aliniate unul cu celălalt în timp, au diverse faze și natura aleatorie a direcției de propagare. Prin urmare, emisia spontană este incoerent și non-directional.

Pe lângă emisia spontană a atomilor excitați sushchest-exista emisie stimulata atunci cand atomii incep sa radia energie sub influența unui câmp electromagnetic extern. -Set fenomene de emisie stimulată permite controlarea atomilor radiațiilor niem printr-un câmp electromagnetic și, prin urmare, pentru a genera sau amplifica radiația de lumină coerentă.

Pentru a realiza acest lucru în practică, trebuie să efectuați condiții urmează-suflare.

1. Este necesar să se asigure rezonanță - pas frecvență coincidență care autorizează lumina cu un atom de spectru VMN energie de frecvență. Tranziția de la nivelul atomului la nivelul rm rn va corespunde tranziției între niveluri similare ale altor atomi din aceeași, rezultând în generarea de radiație coerentă este realizată.

2. Împreună cu emisia stimulată de atomi de lumină situate la nivelul superior E“, apare rezonanță atomilor schenie energie abs situate la un nivel inferior. În acest caz, un atom absoarbe o cuantă de lumină, și merge la em nivel, care împiedică generarea de lumină. Pentru a genera o TION lumină coerentă este necesar ca numărul de atomi din nivelul superior r a fost mai mare decât numărul de atomi din nivelul inferior rm (rn, rm - nivelurile între care există o tranziție). In vivo, la un nivel superior la orice temperatură este întotdeauna mai puține particule decât la cea mai mică. Pentru a excita cheniya radiații coerente trebuie să ia măsuri speciale pentru cele două niveluri superioare ale selectată a fost „stabilit“ este mai mare decât în ​​partea de jos. Astfel de co-agenți care stau în fizică se numește o stare activă sau invers (reverse) populația. N. G. Basov și coruri AM-Pro trei niveluri de metode propuse, care utilizează un ing auxiliar de radiație (pompare) pentru a obține niveluri de inversare a populației.

3. În procesul de generare a părții de radiație a energiei luminoase radiată trebuie tot timpul să rămână în substanța de lucru provocînd emisie stimulată de noi atomi porțiuni, m. E. Efectuarea feedback. Acest lucru se face de obicei cu ajutorul

energia de pompare luminoasă

Fig. 3.5. generație Schema de radiații laser, solid-state

Oglindește conform schemei prezentate în Fig. 3.5. Mirror 1 reflectă incidentul privind energia lui, și este un semi-transparent oglindă 2-NYM. O parte din energia curge din spațiul de lucru în-Rouge (energie utilă) și reflectă energia este utilizată pentru a vovle-cheniya în generarea de noi porțiuni ale substanței de lucru.

4. Amplificarea furnizate de mediul de lucru, trebuie să depășească o anumită valoare de prag, în funcție de coeficienții de reflexie a pacientului, o oglindă semitransparentă. Este mai mic acest raport, cu atât mai mare câștig de prag, a fost asigurată asigură, substanța de lucru, în caz contrar, substanța de lucru a generat radiații amortizată.

Îndeplinirea acestor condiții face posibilă crearea unui sistem, metoda ing pentru a genera emisie de lumină coerentă. Un astfel de sistem este numit un maser optic (laser) sau cu laser. Astfel, laserul - un generator de fascicul electromagnetic de propagare a undei de infraroșii dia, vizibil și ultraviolet-pazonov. Spre deosebire de lumina de emisie de lumină SURSA-crestează cu laser convențională are coerentei mare, ma loi divergență unghiulară, monochromaticity ridicată și putere mare. Funcționarea acestui generator este bazat pe amplificarea primit-tsipe de emisie stimulată.