Техника
Какую роль в принципе действия лазера играют зеркала ???
А чем вы свет через активную среду гонять будете, чтобы мощность накачки снимать?
компрессия фотонов, резонатор
Евгения Ленская
т. е. переотражение света между зеркалами ?
Задают направление выхода пучка света (от непрозрачного зеркала к полупрозрачному). Увеличивают эффективность использования активной среды за счет многократных проходов луча.
отражают
зеркала создают резонатор. как звук резонирует в бутылке, так и фотоны резонируют в пространстве между зеркалами
Две функции:
1. Получение лазерной генерации
2. Формирование светового пучка
1. Рабочий объем лазера - среда с особыми свойствами (с инверсией населенностей уровней). Она способна усиливать свет с определенной длиной волны.
Интенсивность света при проходе дистанции x меняется по закону
I(x) = Io exp (kx) где k - коэффициент усиления среды
Для чего нужны зеркала?
Поместим среду с инверсией между двух зеркал (параллельны друг другу) с коэффициентами отражения R1 и R2.
Всегда имеется спонтанное излучение в возбужденной среде (спонтанная затравка). Излучается во все стороны, в том числе и малая доля излучается вдоль оси резонатора (системы зеркал). Эта затравка может много раз отразится от зеркал. А теперь сравним "навар" и потери за один обход резонатора:
Начнем обход с левого зеркала R1. Имеем некую интенсивность Io. Проходим через среду - интенсивность увеличивается до величины
I = Io exp(kl) где l длина среды.
Далее отражение от зеркала R2<1 - уменьшается интенсивность до Io exp(kl) R2.
Опять проход по среде и опять усиление, интенсивность становится
Io exp(kl) R2 exp(kl)
Дальше отражение от зеркала R1 и обход закончен, интенсивность за обход стала
Io R1 R2 exp(2kl) если это > Io (навар больше потерь, то с каждым обходом резонатора спонтанная затравка растет по экспоненте во времени - развивается генерация.
Из условия Io R1 R2 exp(2kl)>Io можно определить порог генерации - минимальную величину k=kпор, при которой еще можно получить генерацию
kпор = 1/2l ln(1/R1R2)
2. Вторая функция зеркал - формировать световой пучок. Из спонтанной затравки за много проходов по резонатору туда-обратно отфильтровывается световой пучок определенной конфигурации. Представьте, что у Вас труба длиной 5 км (например) и диаметром 50 мм. На входе трубы точечный источник света. На выходе вы имеете практически параллельный пучок (конус с углом 50/5 000 000 = 10^-5 рад). Только интенсивность будет мизерная - в обычном случае. Но для лазера все иначе. При длине резонатора 0.5 м за 5 000 обходов спонтанная затравка пройдет 5 км. При этом ее интенсивность не падает а растет с каждым проходом, а ее расходимость уменьшается с каждым проходом.
1. Получение лазерной генерации
2. Формирование светового пучка
1. Рабочий объем лазера - среда с особыми свойствами (с инверсией населенностей уровней). Она способна усиливать свет с определенной длиной волны.
Интенсивность света при проходе дистанции x меняется по закону
I(x) = Io exp (kx) где k - коэффициент усиления среды
Для чего нужны зеркала?
Поместим среду с инверсией между двух зеркал (параллельны друг другу) с коэффициентами отражения R1 и R2.
Всегда имеется спонтанное излучение в возбужденной среде (спонтанная затравка). Излучается во все стороны, в том числе и малая доля излучается вдоль оси резонатора (системы зеркал). Эта затравка может много раз отразится от зеркал. А теперь сравним "навар" и потери за один обход резонатора:
Начнем обход с левого зеркала R1. Имеем некую интенсивность Io. Проходим через среду - интенсивность увеличивается до величины
I = Io exp(kl) где l длина среды.
Далее отражение от зеркала R2<1 - уменьшается интенсивность до Io exp(kl) R2.
Опять проход по среде и опять усиление, интенсивность становится
Io exp(kl) R2 exp(kl)
Дальше отражение от зеркала R1 и обход закончен, интенсивность за обход стала
Io R1 R2 exp(2kl) если это > Io (навар больше потерь, то с каждым обходом резонатора спонтанная затравка растет по экспоненте во времени - развивается генерация.
Из условия Io R1 R2 exp(2kl)>Io можно определить порог генерации - минимальную величину k=kпор, при которой еще можно получить генерацию
kпор = 1/2l ln(1/R1R2)
2. Вторая функция зеркал - формировать световой пучок. Из спонтанной затравки за много проходов по резонатору туда-обратно отфильтровывается световой пучок определенной конфигурации. Представьте, что у Вас труба длиной 5 км (например) и диаметром 50 мм. На входе трубы точечный источник света. На выходе вы имеете практически параллельный пучок (конус с углом 50/5 000 000 = 10^-5 рад). Только интенсивность будет мизерная - в обычном случае. Но для лазера все иначе. При длине резонатора 0.5 м за 5 000 обходов спонтанная затравка пройдет 5 км. При этом ее интенсивность не падает а растет с каждым проходом, а ее расходимость уменьшается с каждым проходом.
Для начала изучите что такое квантовый усилитель. А там уже один шаг до лазера.
Похожие вопросы
- Принцип действия лазера?
- В чём принцип действия автономного инвертора напряжения?
- Принцип действия отрицательной обратной связи в транзисторах
- доклад по физике. "принцип действия ракеты"
- необходимо описание назначения элементов и принцип действия, если несложно изложите все доступно и просто
- Принцип действия и устройство Расширителя Непрерывной Продувки в Энергетике?
- принцип действия и применение трансформаторов при передаче электроэнергии на расстояние
- Принцип действия однофазного трансформатора
- трехфазный асинхронный двигатель принцип действия
- Принцип действия схемы