Квантовые генераторы

Рисунок 17 Осциллограммы  поясняющие  работу лазера в режиме модуляций добротности.

а) изменение  добротности резонатора

б) населенность уровня II и изменение порога возбуждения

в)мощность  излучения 

  Процесс генерации импульсов в лазере с модуляцией добротностью иллюстрируется на рисунке 17.

  В исходном состоянии, когда управляющий  элемент «запирает» резонатор (уменьшает  его добротность), генерация отсутствует (рисунок 17, а). Далее под влиянием источника подкачки, включение которого по времени несколько опережает генерацию импульса в лазере (что делается преднамеренно), происходит непрерывное накопление возбужденных частиц на уровне II (рисунок 6). Когда населенность уровня II достигает максимального значения (рисунок 17 б), на управляющий элемент подается импульсное напряжение, которое резко увеличивает добротность резонатора и делает возможным возбуждение колебаний в генераторе.

     При этом на выходе лазера наблюдается  излучение мощного кратковременного импульса длительностью в несколько десятков наносекунд (рисунок 17, в).

     Вследствие  того, что в период возбуждения  генератор «заперт» и к моменту  подачи модулирующего напряжения удается  обеспечить населенность уровня II, существенно  превышающую пороговое значение, мощность излучения лазера может быть увеличена в сотни раз.

6. Заключение

     Научную ценность и практическую пользу квантовых  генераторов, и особенно лазеров  трудно переоценить. К настоящему времени  трудно найти такую область науки  и техники, где бы не применялись лазеры. Даже простое перечисление различных модификаций лазеров занимает несколько страниц печатного текста. Это, безусловно, одно из важнейших изобретений XX века навсегда изменило нашу жизнь.

     Вот лишь некоторые области применения квантовых генераторов:

• Мазеры позволили улучшить чувствительность и стабильность работы радиоустройств, что нашло применение в радиоастрономии (открытие реликтового излучения и межзвездного водорода) и космической связи.
• Лазеры позволили достичь напряженностей электрического поля, сравнимых с внутриатомными, при которых свойства вещества начинают зависеть от интенсивности световой волны: проявляются эффекты нелинейной оптики. Они позволяют исследовать вещество и управлять характеристиками светового пучка (многофотонные процессы, явления насыщения и резонансного просветления, генерация гармоник, суммарной и разностной частоты, параметрическая генерация света, явления самофокусировки, вынужденное рассеяние света и т. д.)
• Лазеры используются для создания и управления высокотемпературной плазмы, в том числе для целей термоядерного синтеза.
• Монохроматичность лазерного излучения дает возможность селективного воздействия на вещество, что находит применение в фотохимии и фотобиологии, лазерной очистке и лазерном разделении изотопов.
• Использование квантовой электроники в метрологии для создания квантовых стандартов частоты и времени, лазерных дальномеров, систем дистанционного химического анализа, лазерной локации.
• Лазеры широко используются в системах оптической связи и обработки информации, в которых сочетаются принципы волоконной и интегральной оптики.
• Высокая степень когерентности лазерных источников позволила осуществить идею голографии и голографических приборов.
• Лазеры находят множество применений в медицине (хирургия, офтальмология и т. д.) и технологии (сварка, резка и т. д.).

   
7. Список литературы

1. Радиопередающие устройства: учебник для техникумов/ Шумилин М.С., Головин О.В., Севальнев В.П., Шевцов Э.А. –М.: Высш. школа, 1981.
2. Оптическая и квантовая электроника: Учебник для вузов/ А.Н. Пихтин – М.:Высш. школа, 2001.
3. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов/  Дробов С.А., Бычков С.И. – М.: Советское радио, 1969.