Свойства лазерного излучения.

Предварительный опрос

  • Что такое электронная конфигурация атома.
  • Что такое правила отбора.
  • Разрешенные и запрещенные переходы.
  • Что такое индуцированные переходы с излучением и поглощением.
  • Что такое метастабильный уровень.
  • Населенность и распределение Больцмана.
  • Как функционирует трехуровневая система. Переходы накачки и излучения. Времена жизни уровней
  • Как функционирует четырехуровневая система. Переходы накачки и излучения. Времена жизни уровней
  • Что такое электронные, колебательные и вращательные уровни молекулы.
  • Что больше колебательная или вращательная энергия молекулы?
  • Как обозначаются колебательные уровни в молекуле CO2?
  • Сколько колебательных мод в молекуле CO2?

Содержание лекции

  • Монохроматичность. Ширина спектра излучения. Преобразование Фурье.
  • Когерентность (временная). Время и длина когерентности. Связь времени когерентности с шириной линии. Интерференция. Видимость.
  • Когерентность (пространственная). Область когерентости.
  • Расходимость и направленность излучения. Угол расходимости. Дифракционно ограниченный пучок. M2 фактор качества пучка.
  • Яркость. Определение. Формулы.
  • Возможность получения сверхкоротких мощных импульсов.

Задание на дом

  1. Законспектировать и заучить таблицу с длинами волн и диапазонами спектра электромагнитных волн.
  2. Решить задачу. Лазер, работающий на длине волны 1030 нм, имеет выходной диаметр луча D = 1,5 мм и половинный угол расходимости конического луча 1,6°. Определить размер области пространственной когерентности луча на выходе из лазера и его фактор качества M2.
  3. Решить задачу. Полупроводниковый лазер работает на длине волны 790 нм. Длина когерентности излучения составляет 1 мм. Определить ширину линии в частотных единицах и в единицах длины волны.

Литература

  1. О.Звелто. Принципы лазеров. М., «Мир», 1990. Раздел 1.4, Глава 7.
  2. А.Н. Пихтин. Оптическая и квантовая электроника. 2001. §2.6. Свойства лазерного излучения.
  3. В.С. Айрапетян, О.К. Ушаков. Физика лазеров. 2012.Раздел 3. Свойства лазерного излучения.
  4. W.T. Silfvast. Laser Fundamentals. 2004. Chapter 2.4. Coherence.
  5. R.S. Quimby. Photonics and Lasers. 2006. Chapter 15.2. Temporal coherence, spatial coherence, brightness.
  6. D. Meschede. Optics, Light and Lasers. 2004. Chapter 5. Coherence and interferometry.
  7. Linewidth. RP Photonics Encyclopedia.
  8. Coherence. RP Photonics Encyclopedia.
  9. Beam Quality. RP Photonics Encyclopedia.
  10. You can also take a look at "Properties of Lasers" and use many other sources from Internet.