II. Монохроматичность

I. Когерентность излучения

Высокая когерентность лазерного излучения обусловлена свойствами вынужденного излучения: возникающие новые фотоны согласованы с падающими по фазе. Таким образом, волны, излученные разными атомами, оказываются согласованными по фазе, т.е. когерентными.

В начале возникновения луча лазера в нем одновременно и
независимо усиливается множество волн, порожденных отдельными фотонами, испущенны спонтанно вдоль оси резонатора. В преимущественном положении оказываются те волны, которые проходя активную среду в прямом и в обратном направлении, будут усиливать себя, т.е. на оптическом пути 2 будет укладываться целое число длин волн: 2l=m λ (m – целое число, l - длина резонатора).

В за­висимости от значения m могут возникнуть стоячие волны различных длин волн, (называемые модами резонатора), которые конкурируют между собой. В наиболее благоприят­ных условиях оказываются те из волн, для которых длина волны совпадает с вершиной спектральной линии или расположена вблизи ее (рис.5).

Рис. 5

Интенсивность таких волн возрастает, т. к. вероятность вынужденного испускания пропорциональна интенсивности вынужда­ющей волны, при этом подавляется усиление волн, удаленных от вершины спектральной линии. В результате может наступить ре­жим одномодовой генерации, который характеризуется высокой степенью монохроматичности волны Δλ. Обычно у лазеров Δλ~0,01 нм. У лучших обычных источников Δλ~30 нм (ртутная лампа). В специальных лазерах достигнута монохроматичность Δλ~5*10^-7 нм. Это в сто раз меньше естественной ширины спектральной линии Δλ_ест~10^-5 нм. До лазеров естественная ширина спектральной линии считалась пределом монохроматичности, но и она была недостижима вследствие доплеровского уширения.

Дата добавления: 2014-11-09