Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Само слово «лазер» образовано из начальных букв слов английской фразы, поясняющей физический принцип действия этого прибора (LASER — Light Amplification by. Stimulated Emission of Radiation, т. e. усиление света посредством стиму­лированного излучения). Не вдаваясь в подробности [10], остано­вимся лишь на самых общих моментах.

Термином «лазер» называют обычно генератор колебаний оптического диапазона волн, действие которого основано на определенном физическом принципе, тогда как в приведенной выше расшифровке этого термина речь идет об усилении таких колебаний. Это расхождение не имеет принципиального значе­ния, так как любой усилитель можно, как известно, превра­тить в генератор введением цепи обратной связи с выхода на вход усилителя. Принципы реализации основных элементов ге­нератора— усилителя и цепи обратной связи — в лазерной технике, однако, весьма специфичны.

Усилителем служит обычно некоторая активная среда — вещество, которое при подаче энергии извне (ее называют

энергией накачки) приобретает способность усиливать оптиче­ские колебания в некоторой области длин волн ДХ; в этой об­ласти, как принято говорить, коэффициент поглощения данной среды за счет энергии накачки становится отрицательным,— иными словами, в такой среде вместо обычного затухания рас­пространяющихся колебаний происходит их усиление. .

Цепью обратной связи в лазерной технике служит, как правило, так называемый открытый резонатор — в простейшем варианте это пара зеркал, установленных по обе стороны от активной среды таким образом, что они возвращают выходя­щее излучение обратно в эту среду. Следовательно, в общем случае схема лазера выглядит так, как показано на рис. 22, и состоит из трех элементов — активной среды, в которой из­лучение проходит некоторый путь / и усиливается в e~al раз (где а — коэффициент поглощения — меньше нуля), источника накачки, снабжающего активную среду энергией, за счет ко­торой достигается усиление, и открытого резонатора, состоя­щего из двух зеркал Зі и 32 с коэффициентами отражения со­ответственно n и г2 и образующего цепь обратной связи с ко­эффициентом передачи р = гхг2 (другими видами потерь мы пока пренебрегаем). Поскольку в такой замкнутой системе излуче­ние, пройдя путь от зеркала Зі к зеркалу Зг и возвратившись затем к Зь дважды проходит через активную среду, общий ко­эффициент усиления оказывается равным К =еГ2а1> и первое условие генерации (условие амплитуд) имеет вид

ё~ш-г1-гш> 1, (3.1)

а второе условие (условие фаз) сводится к тому, чтобы на двойной длине резонатора уложилось целое число q длин

волн % генерируемого излучения:

2 L=q% (3.2)

(при этом полный набег фазы при обходе волной резонатора Ф=2 nq).

Вывод энергии излучения из резонатора лазера достига­ется за счет частичной прозрачности одного из зеркал, как по­казано на рис. 22.

Выходящее излучение обладает высокой степенью прост­ранственной и временной когерентности и сосредоточено

в очень узком спектральном интервале, т. е. имеет очень высо­кую степень монохроматичности *, кроме того, оно является чрезвычайно узконаправленным и обладает высокой спектраль­ной плотностью мощности. Эти свойства лазерного излучения резко отличают его от излучения всех других — «некогерент­ных»— источников. Желая эту мысль выразить кратко, гово­рят, что лазер излучает когерентный свет.

Конкретных веществ, пригод­ных для использования в каче­стве активных сред лазеров, из­вестно сейчас много. Среди них — твердые тела кристаллической или аморфной структуры, жид­кости, газы. Соответственно агре­гатному состоянию активной сре­ды лазеры подразделяются на твердотельные, жидкостные, га­зовые; в особый класс выделены полупроводниковые лазеры, рез­ко отличающиеся от остальных

твердотельных лазеров по своему принципу действия. Лазеры, относящиеся к одному классу, имеют много общих черт в ча­сти методов накачки, конструктивных принципов и других осо­бенностей; и наоборот, для лазеров разных классов в этих отно­шениях характерны большие различия. Однако вследствие того, что в большинстве лазеров, относящихся к разным классам, используется один и тот же тип обратной связи — открытый резонатор — рассмотрение работы лазеров целесообразно на­чать именно с этого элемента.

Комментарии запрещены.