Читать онлайн «Сверхмощный свет»

Профессор, доктор технических наук Г. И. ПОКРОВСКИЙ СВЕРХМОЩНЫЙ СВЕТ ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЗНАНИЕ» Москва 1964 6П2. 151 П48 КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ СВЕТА (ЛАЗЕРЫ) D1949 году советские ученые Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и В. А. Фабрикант открыли новое замечательное свойство излучения когерентных световых лучей из некоторых веществ, в частности кристаллов рубина, предварительно подвергшихся освещению и накопивших некоторую часть поглощенной ими световой энергии. Это явление было положено в основу создания приборов, называемых квантовыми оптическими генераторами, или квантовыми генераторами света. Простейшая схема квантового генератора показана на рис. 1. На оси прибора расположен кристалл искусственно приготовленного рубина, имеющий форму стержня (К) с поперечным сечением около 1 см2 и длиной в несколько десятков сантиметров. Вокруг кристалла обвивается, спиральная трубка мощной газосветной лампы (О), питаемой импульсами электрического тока от высоковольтной батареи конденсаторов (Б) с помощью выключателя (#). Батарея конденсаторов заряжается от источника электрического тока высокого напряжения. Импульсная газосветная лампа действует в течение нескольких миллисекунд (тысячных долей секунды) и в это время весьма интенсивно освещает кристалл рубина. При таком освещении кристалл заряжается световой энергией, которую он потом отдает в виде одной или нескольких сверхмощных вспышек света. Механизм явления состоит в том, что энергия, отдаваемая при излучении отдельными атомами, передается группе из нескольких регулярных следующих друг за другом световых волн, образующих как бы единый волновой пакет. Такие волны называются когерентными. 3 Излучение квантового генератора резко отличается от излучения света раскаленными телами и от излучения при лю* минесценции, когда отдельные центры испускают свет независимо друг от друга и не образуют взаимосвязанной, единой (когерентной) системы волн. Вследствие этой особенности излучение квантового генератора, т. е. исходящий из него световой поток, распространяется в виде пучка практически параллельных лучен, которые можно собирать с помощью оптических стекол и зеркал. Рис. 1. Схема квантового генератора: К — кристалл синтетического рубина; С — направление излучаемого света; О — осветитель — импульсный источник света; Б — батарея конденсаторов, питающая импульсный источник света; И — источник тока, заряжающего батарею конденсаторов? В — включатель импульсного источника света. Таким образом, первой особенностью излучения квантовых генераторов является весьма высокая направленность потока световых лучей. Второй, не менее замечательной особенностью излучения квантовых генераторов служит их необычайно высокая интенсивность. Она объясняется тем, что накопленная в кристалле световая энергия отдается в течение весьма малого времени, порядка миллионной доли секунды (микросекунды) или даже значительно меньше. 4 До появления квантовых генераторов в природе и в технике не было даже в отдаленной степени приближающихся к их излучениям потоков света.