История лазера. Научное издание

Слово лазер теперь хорошо известно и неспециалисту, который буквально окружен применениями лазерного света, в области в области медицины (хирургия и диагностические процедуры), телекоммуникации (волоконно-оптические линии связи, запись и воспроизведение информации на компакт-дисках, голограммы), а также в технологии (сверление, резка и сварка материалов лазерным излучением, геодезические измерения, печатание газет).

Лазеры имеют разную конфигурацию, размеры и стоимости, а также названия, такие как рубиновый (созданный первым), гелий-неоновый, аргоновый, полупроводниковый и др. Несмотря на их популярность, мало кто из людей по-настоящему знает, что собой представляет лазер и как он действует. В этой книге я постараюсь объяснить как можно более просто (хотя и не удастся избежать некоторых технических рассмотрений), как люди ухитрились создать первые лазеры, а также принципы их действия (вместе с мазерами, работающими в радиодиапазоне, которые являются их предшественниками).

Здесь уместно сказать, что лазер является источником света СЃ особыми свойствами, радикально отличающимися РѕС‚ обычных источников, таких как свеча или лампочка. Р’ самом деле, свет лазера РѕРґРЅРѕРіРѕ цвета (Р° РЅРµ смесь цветов белого света) Рё испускается РІ РѕРґРЅРѕРј направлении (Р° РЅРµ РІРѕ всех направлениях, как свет лампочки). Рто позволяет нам собирать его линзой Рё фокусировать РІ область очень малых размеров. Спектральная чистота Рё направленность лазерного света сильно улучшают эффективность этой процедуры, позволяя концентрировать значительную мощность РІ малой области, что важно для различных операций, таких как плавление или резка металла.

В упомянутых выше применениях лазер в основном используется как очень мощная лампа. Однако существуют другие применения (например, оптическая связь), в которых наиболее важными характеристиками являются спектральная ширина полосы и угловая апертура испускаемого пучка. Чтобы понять это, нам нужно рассмотреть, что собой представляет свет и как он испускается, что, в свою очередь, зависит от излучателя, атома, и поэтому требуется введение в некоторые основные концепции квантовой механики. Мы обсудим различные механизмы излучения, а именно, спонтанное излучение доминирующий процесс для всех естественных источников, и стимулированное излучение процесс, порождающий свет лазера и ответственный за его особенные характеристики.