• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
749
Раздел: Физика

Лазер без зеркал

В длинном волоконном световоде может возникнуть лазерная генерация света – необходимая для этого положительная обратная связь создается из-за рэлеевского рассеяния генерируемого излучения на неоднородностях волокна. Такой лазер может быть отнесен к классу «случайных» лазеров, активно изучаемых в последнее время. По эффективности и качеству создаваемого пучка света лазер с распределенной случайной обратной связью не уступает лазеру с обычным резонатором, но при этом его излучение обладает рядом уникальных свойств

Устройство лазера сейчас знает даже школьник. С лазерами мы сталкиваемся практически на каждом шагу – в магазинах при сканировании штрих-кодов, при воспроизведении и чтении компакт-дисков, при печати на лазерных принтерах. Широко используются лазеры и в промышленности – для резки, сварки и пайки деталей из различных материалов.

Известно, что для лазерной генерации нужна активная среда, атомы которой переведены в возбужденное состояние с помощью накачки, и резонатор, который позволяет генерировать когерентное излучение. Среды могут быть разными – газы и плазма, жидкости и твердые тела (полупроводники, кристаллы и стекла). Возбуждение атомов активной среды в основном осуществляется электрическим током или светом, получаемым от ламп или светодиодов, – в этом случае говорят об оптической накачке.

Резонатор лазера обычно представляет собой два зеркала, возвращающих излучение обратно в среду. Атомы среды переводятся в активное состояние при помощи накачки. При достаточно высокой мощности накачки, когда усиление света становится выше потерь от рассеяния, генерируется лазерное излучение. Наличие активной среды не обязательно для лазерной генерации. Усиление может возникать благодаря эффекту вынужденного комбинационного рассеяния света на колебаниях межатомных связей молекул и кристаллов

Резонатор обычно состоит из двух зеркал, установленных параллельно друг другу. Зеркала отражают свет назад в активную среду, и если его усиление за счет вынужденного излучения возбужденными атомами превышает потери, то возникает генерация и мощность излучения резко возрастает. Однако мощность не может расти до бесконечности и стабилизируется на уровне, определяемом эффектом насыщения усиления – усиление в стационарном режиме становится равным потерям в резонаторе.

Резонатор и сам лазер не могут быть очень длинными, так как пучок света при распространении расширяется из-за дифракции. Чем меньше размер пучка, тем сильнее его расходимость и, соответственно, больше потери на зеркалах. Чтобы устранить дифракционные потери при расхождении пучка, можно использовать полностью закрытый резонатор, разместив в промежутке между зеркалами волновод. В качестве волновода может выступать, например, волоконный световод. В последнее время лазеры на основе оптоволокна получили широкое распространение.

Оптоволоконная революция

Как же устроен волоконный световод? Его сердцевина изготовлена из легированного кварцевого стекла и имеет повышенный показатель преломления....

comments powered by HyperComments
#
babin@iae.nsk.su
д.ф.-м.н.
член-корреспондент РАН
зам. директора по научной работе ИАиЭ СО РАН, зав. лаб. волоконной оптики ИАиЭ СО РАН, старший преподаватель кафедры квантовой оптики ФФ НГУ

Институт автоматики и электрометрии СО РАН

Новосибирский государственный университет