Литература Основная
Карлов Н. В. Лекции по квантовой электронике / Н. В. Карлов. – М. : Наука, 1983.
Звелто О. Принципы лазеров / О. Звелто. – Изд. 3-е. – М. : Мир, 1990.
Пихтин А. Н. Оптическая и квантовая электроника : учебник для вузов / А. Н. Пихтин. – М. : Высш. шк., 2001.
Дополнительная
Файн В. М. Квантовая радиофизика / В. М. Файн, Я. И. Ханин. – М. : Сов. радио, 1965.
Бирнбаум Дж. Оптические квантовые генераторы / Дж. Бирнбаум. – М. : Сов. радио, 1967.
Микаэлян А. Л.Оптические генераторы на твердом теле / А. Л. Микаэлян, М. Л. Тер-Микаэлян, Ю. Г.Турков. – М. : Сов. радио, 1967.
Пантел Р. Основы квантовой электроники / Р. Пантел, Г. Путхоф. – М. : Мир, 1972.
Страховский Г. М. Основы квантовой электроники / Г. М. Страховский, А. В. Успенский. – М. : Высш. шк., 1989.
Ярив А. Квантовая электроника / А. Ярив. – М. : Сов. радио, 1980.
Качмарек Ф. Введение в физику лазеров / Ф. Качмарек. – М. : Мир, 1981.
Колпаков В. В. Квантовая радиофизика / В. В. Колпаков. – Томск : Изд. ТГУ, 1984.
Грибковский В. П. Полупроводниковые лазеры / В. П. Грибковский. – Минск : Университетское, 1988.
Яровой П. Н. Введение в физику лазеров : учеб. пособие / П. Н. Яровой. – Иркутск : Изд-во Иркут. ун-та, 1990.
Ахманов С. А. Физическая оптика : учебник / С. А. Ахманов, С. Ю. Никитин. – 2-е изд. – М. : Изд-во Моск. ун-та, 2004.
Скалли М. О. Квантовая оптика : пер. с англ. / М. О. Скалли, М. С. Зубайри ; под ред. В. В. Самарцева. – М. : Физматлит, 2003.
Дмитриев В. Г. Прикладная нелинейная оптика / В. Г. Дмитриев, Л. В. Тарасов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Физматлит, 2004.
Пример решения типовой задачи
Задача. Линия лазерного перехода в кристалле YAG:Nd хорошо описывается лоренцевой кривой с шириной по уровню 0,5 равной 195 ГГц при комнатной температуре. Время жизни верхнего состояния около 230 мкс, квантовый выход люминесценции лазерного перехода η = 0,42, а показатель преломления YAG равен 1,82.
Вычислить максимальное значение сечения перехода.
Решение:
Ответы получаем из следующих формул.
Для сечения вынужденного поглощения в максимуме полосы
и
для квантового выхода люминесценции:
,
где с
– скорость света в вакууме; n
– показатель преломления для граната;
τ0
,
τизмер
– спонтанное и измеренное время жизни
перехода; ν0
– центральная частота линии перехода;
∆νЛор
–
ширина линии лоренцевой формы на
полувысоте. Длина волны люминесценции
неодима в кристалле граната
λ = c/ν0 = 1064 нм.
σ(ν0)
=
= 8,1 ∙ 10-23
м2
.
Ответ: σ(ν0) = 8,1 ∙ 10-23 м2 = 8,1 ∙ 10-19 см2 .
Вопросы для тестирования
1.
Рубин
является
примером:
а) 2-уровневой схемы,
б) 3-уровневой схемы,
в) 4-уровневой схемы,
г) другое.
2. В состав активной среды эксимерного лазера входит:
а) хром,
б) азот,
в) инертный газ,
г) углекислый газ.
3. Вероятность спонтанного перехода зависит:
а) от времени жизни возбужденного состояния,
б) от мощности возбуждающего излучения,
в) от температуры люминесцирующей среды,
г) от концентрации активных центров.
4. Лоренцева форма линии связана:
а) с температурой среды,
б) с распределением частиц по скоростям,
в) расщеплением линий,
г) конечным временем жизни возбужденного состояния,
5. Примером явлений, приводящих к неоднородному уширению спектральной линии, является:
а) естественное уширение линии,
б) эффект Доплера,
в) столкновительное уширение,
г) индуцированные переходы.
6. Квантовое усиление электромагнитного излучения связано:
а) со спонтанным переходом,
б) с индуцированным переходом,
в) с поглощающим переходом,
г) с безизлучательным переходом.
7. Открытый лазерный резонатор это:
а) резонатор без лазерной среды,
б) резонатор без выходного зеркала,
в) резонатор без затвора,
г) резонатор без боковых стенок.
8. Коэффициенты Эйнштейна характеризуют:
а) температурное смещение спектральной линии,
б) вероятности квантовых переходов,
в) добротность резонатора,
г) конфокальность резонатора.
9. Увеличение коэффициента отражения зеркал резонатора приводит:
а) к снижению порога генерации,
б) срыву генерации,
в) повышению порога генерации,
г) генерации гигантских импульсов,
10. Положительная обратная связь в оптическом квантовом генераторе осуществляется с помощью:
а) лазерного затвора,
б) зеркал резонатора,
в) лампы накачки,
г) следящей электронной схемы,
11. Конфокальный резонатор:
а) образован сферическими зеркалами по схеме телескопа,
б) образован сферическими зеркалами с внешними фокусами,
в) образован сферическими зеркалами с общим фокусом,
г) образован сферическими зеркалами с общим центром кривизны.
12. Длина волны рубинового лазера равна:
а) 488 нм,
б) 532 нм,
в) 694 нм,
г) 1064 нм.
13. При уменьшении диаметра активной среды лазера в 2 раза расходимость излучения:
а) уменьшится в 4 раза,
б) уменьшится в 2 раза,
в) не изменится,
г) увеличится в 2 раза,
д) увеличится в 4 раза.
14. Для двух лазерных сред при прочих равных условиях с ростом ширины линии лазерного перехода пороговое значение энергии накачки:
а) будет расти,
б) будет оставаться неизменным,
в) будет уменьшаться.
15. С понятием «инверсия населенностей» связаны:
а) температура лазерного элемента,
б) время жизни возбужденного состояния,
в) усиление света,
г) рассеяние света.
16. Угол синхронизма связан:
а) с синхронизацией мод,
б) генерацией гармоник,
в) синхронной лазерной накачкой,
г) управлением электро-оптическим затвором.
17. Мощность импульса генерации в режиме синхронизации мод при увеличении в два раза количества участвующих в генерации продольных мод изменяется следующим образом:
а) уменьшается в 4 раза,
б) уменьшается в 2 раза,
в) не изменяется,
г) увеличивается в 2 раза,
д) увеличивается в 4 раза,
18. Для уменьшении длительности пичка генерации лазера, работающего в режиме синхронизации мод можно принять следующие меры:
а) уменьшить длину резонатора,
б) увеличить длину резонатора,
в) уменьшить апертуру активной среды,
г) увеличить апертуру активной среды.
19. Генерация второй гармоники возможна:
а) в кубических кристаллах,
б) в газах,
в) в анизотропных средах,
г) в жидкостях.
20. Постоянная Планка равна:
а) 1,9· 10-19 Кл,
б) 9,1·10-31 кг,
в) 6,02·1026 К·моль-1,
г) 6,62·10-34 Дж·с.