Лазеры

ОГЛАВЛЕНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Понятие о лазере 4
2. Историческая эволюция лазеров 6
3. Принцип действия лазера 8
4. Виды лазеров 9
5. Область применения 13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 15
ПРИЛОЖЕНИЕ А 17

2. Историческая эволюция лазеров

Альберт Эйнштейн в 1917 г. опубликовал статью, посвященную спонтанному и вынужденному испусканию и поглощению электромагнитного излучения. Эйнштейн рассмотрел ансамбль атомов, находящийся в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Между энергетическими уровнями ансамбля происходят квантовые переходы, соответствующие испусканию или поглощению электромагнитного излучения.
В 1950 г. Перселл и Паунд исследовали систему ядерных спинов с инверсной населенностью и впервые они заметили явление вынужденного испускания в радиодиапазоне. Обсуждение о возможности усиления и генерации излучения с использованием вынужденного испускания началось в 1951 г.
Идея об усилении электромагнитных волн с помощью вынужденного испускания на практике впервые была реализована для колебаний сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. Советские физики Н.Г. Басов и А.М. Прохоров на Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии в мае 1952 г.
...

3. Принцип действия лазера

Каждый атом, как известно, обладает дискретным набором энергетических уровней. Электроны атома, находящегося в основном состоянии (состояние с минимальной энергией), при поглощении квантов света переходят на более высокий энергетический уровень - атом возбуждается; но при излучении кванта света все с точностью наоборот. При этом излучение света, т.е переход на более низкий энергетический уровень (рис. 1б) может происходить самопроизвольно (спонтанно) или под действием внешнего излучения (вынужденно) (рис.1в). Также, если кванты спонтанного излучения испускаются в случайных направлениях, то квант вынужденного излучения имеет то же направление, что и квант, который вызвал это излучение, то есть оба кванта.

Рис.1.
...

4. Виды лазеров

Тип лазера, как правило, определяется агрегатным состоянием активной среды, поэтому лазеры делятся следующие основные типы: 1) твердотельные лазеры (на кристаллах или стеклах); 2) химические лазеры; 3) газовые лазеры; 4) полупроводниковые лазеры; 5) лазеры на красителях; 6) лазеры на свободных электронах; 7) лазеры на центрах окраски; 8) рентгеновские лазеры.
Рассмотрим основные типы лазеров, которые находят широкое применение в различных областях науки и практики.
Твердотельный лазер. Твердотельными лазерами (см. Рис.2. Приложение А) называют квантовые генераторы, в которых в качестве активной усиливающей среды используется кристаллический или аморфный диэлектрик.
...

5. Область применения

Несомненно, лазер один из наиболее интересных научно-технических достижений XX века. Создание лазеров привело к перерождению научной и технической оптики и поставило на путь развития совершенно новые отрасли промышленности.
Лазеры нашли свою нишу в применении для технологии обработки материалов, также они являются существенной частью специализированных информационных систем, также уже давно используются в научных исследованиях, медицине, военной технике. В недалеком будущем лазерные технологии в сферах связи, химии и энергетики могут привести к революционному прогрессу в этих областях.
Подробное изложение вопросов современного применения лазерной техники в производственных технологиях и научных исследованиях посвящены целые работы.
...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современный этап развития лазерной технологии характеризуется дальнейшим расширением областей ее применения, совершенствованием технологического оборудования, повышения его производительности за счет автоматизации и увеличения средней мощности твердотельных и газовых лазеров.
На сегодня множество ВУЗов нашей страны ведут подготовку специалистов в сферах квантовой электроники, по оптике лазеров, применению лазеров в промышленности и техники. Во-первых, этому поспособствовало то, что разработка физических основ работы лазеров является предметом многих самостоятельных направлений в физике и технике, таких, когерентная оптика, как нелинейная оптика, квантовая электроника, лазерная спектроскопия, адаптивная оптика, теория резонаторов, термоядерный синтез и другие.
...