Развитие электроники, особенно квантовой, обусловило создание оптических квантовых генераторов и усилителей (лазеров). Принцип работы устройств квантовой электроники заключается в использовании для генерации и усиления электромагнитных волн индуцированного излучения некоторых квантовых систем. Благодаря тому что с помощью лазерных устройств можно создавать в импульсе большие мощности и очень узкие диаграммы направленности луча, подобные системы в последнее время стали применять для космической навигации. На основе этих приборов можно построить дальномеры, измерители скорости вращения космических аппаратов и другие приборы.
Оптический квантовый генератор состоит из трех основных элементов: активного вещества, являющегося источником индуцированного излучения, источника возбуждения (подкачки), который снабжает энергией активное вещество, и резонансной системы. Активным веществом может быть как твердое тело, так и газ (или газовая смесь). Оптические квантовые генераторы на твердом теле работают так же, как генераторы на рубине. Активным веществом является рубин, источником подкачки — ксеноновая импульсная лампа, а резонансной системой — рубиновый стержень, торцы которого отполированы и служат зеркалами. Отметим, что один торец покрыт плотным непрозрачным слоем серебра, а другой, также посеребренный, имеет некоторую прозрачность (коэффициент пропускания 8%). До подачи световой волны от импульсной лампы «подкачки» атомы кристалла находятся в невозбужденном состоянии. Свет «подкачки» приводит большинство атомов в возбужденное состояние. С этого момента световая волна усиливается вследствие индуцированного (вынужденного) испускания. Каскад частиц начинает развиваться, когда один из возбужденных атомов спонтанно (самопроизвольно) излучает фотон параллельно оси кристалла. При этом фотоны, излученные по другим направлениям, выходят из кристалла. Фотон, излученный одним атомом, вынуждает другой атом излучать второй фотон. Этот процесс развивается, так как фотоны, отражаясь от зеркальных торцов, проходят туда и обратно между концами кристалла. При этом луч света, сужаясь, становится более мощным. Пучок лучей, распространяющийся между зеркалами вдоль оси кристалла, постепенно становится интенсивнее. Плотность энергии потока света повышается, потому что происходит концентрация лучей по направлению и колебания становятся однородными по частоте (монохроматический свет).
Будем благодарны, если Вы поделитесь этой статьей:
