6.3.2. Монохроматичность излучения
Монохроматичность особенно важна для процесса лазерной химии, разделения изотопов, медицины, биологии и т.п., кроме того, для создания оптических систем. Характеризуется способностью лазеров излучать в узком диапазоне длин волн и определяется соотношением
(6.23)
где Δν — спектральная ширина контура излучения лазера, ν0 — центральная частота контура.
Практические значения Mxp составляют от 10–2 (эксимерный лазер) до 10–7 (He–Ne–лазер), при этом в лабораториях достигнуты значения MX ~ 10–14. Т.о., Mxp лазеров значительно превышает Mxp других спектральных источников.
На понятии монохроматичности основаны определения спектральной яркости лазеров:
(6.24)
где Q/Δν — спектральная плотность энергии, Q — плотность энергии лазера, ΔΩ — величина телесного угла расходимости излучения. Очевидно, что спектральная яркость лазеров значительно превышает спектральную яркость всех других источников (включая Солнце) и т.п.
6.3.3. Поляризация излучения
Поляризацией в общем
случае называется нарушение симметрии
векторов напряженности электрического
и магнитного полей в поперечной световой
волне. Поляризация, в частности,
характеризует ориентацию вектора
электрического поля в электромагнитной
волне. Если вектор
колеблется
вдоль одной линии в плоскости,
перпендикулярной
— линейная (плоская) поляризация. Если
сложить два линейно поляризованных
пучка света при постоянном сдвиге фаз
— эллиптическая поляризация, если
амплитуды их равны, а сдвиг фаз
—
круговая.
Не поляризованный свет может хаотически принимать любую ориентацию вектора в плоскости, перпендикулярной .
Индуцированное излучение всегда имеет то же состояние поляризации, что и стимулирующее. Так что для полностью когерентного света была бы и полностью определена поляризация. Однако даже теоретически время когерентности ~ 10–12 с, а реально еще меньше, так что только сверхкороткие импульсы поляризованы также, как вынуждающий квант (т.е. все одинаково). Во всех остальных случаях собственно поляризация вынужденного излучения определяется природой активной среды и селектирующими свойствами резонатора по отношению к поляризации. Первая причина важнее всего в анизотропных веществах, к которым относятся лазерные кристаллы (рубин, ИАГ и др.).
Поляризация может повлиять на эффективность технологических процессов, в которых наклонное отражение излучения играет важную роль:
– лазерная резка
толстых металлических материалов и
сверление глубоких отверстий, когда
имеют место многократные отражения от
стенок (т.к. угол Брюстера металлов
,
то излучение с S–поляризацией меньше
поглощается при отражении и достигнет
большей глубины),
– резка тонких пленок и слоев в зависимости от направления перемещения пучка при его различной поляризации.
Поляризация может также сказаться на явлениях, связанных с возбуждением ПЭВ — эффективности энерговложения при наклонных падениях пучка и образовании ППС.
Дополнительные требования
• Высокая однородность и стабильность параметров излучения
• Высокий КПД (эффективность) η
• Приемлемые эксплуатационные характеристики:
− достаточный ресурс и надежность,
− простота конструкции и обслуживания,
− минимальный вес и размеры
• Экономическая эффективность