Оптические гироскопы - часть 7

 

29

реженных газах обычно проявляется доплеровское (неоднородное) уширение 
линии излучения. Промежуточными случаями являются газы при средних и 
высоких давлениях. 
 

1.8. Спектр излучения лазера 

 

Спектр  излучения  лазера  определяется  соотношениями,  следующими 

из энергетических и фазовых условий генерации (см. раздел 1.5). Из энерге-
тических условий следует, что генерация возможна только в той области час-
тот, где выполняется условие  

G

 > 

µ

  (усиление больше потерь). На рис. 1.21

а 

изображена линия усиления активной среды 

G

(

ω

) и уровень потерь в резона-

торе 

µ

.  Пунктиром  выделена  область  частот,  в  которой  возможно генерация 

(область существования генерации). 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.21. 

Фазовое условие существования генерации определяют собственные частоты 
резонатора 

q

ω

  (Рис. 1.21

б

).  Генерация  происходит  на  тех  собственных  час-

тотах  резонатора,  которые  попадают  в  область  существования  генерации. 

P 

µ

 

G 

ω

 

ω

0

 

ω

q

            

ω

q+1

 

c/

2

L

а 

б 

в 

 

30

При  тех  соотношениях  параметров,  которые  приведены  на  рис. 1.21, в  об-
ласть  существования  генерации  попадают  две  собственные  частоты  резона-
тора и соответственно генерация происходит на двух частотах. В этом случае 
говорят, что имеет место двухмодовая генерация. В реальных условиях при 
различных  параметров  лазера  возможна  как  одомодовая  генерация,  так  и 
многомодовая генерация с довольно большим количеством мод. 
 

Следует  отметить,  что  приведенное  рассмотрение  справедливо  для 

случая  неоднородного  уширения.  При  однородном  уширении  линии  усиле-
ния обычно реализуется одномодовая генерация, что обусловлено наличием 
конкуренции между модами. 
 
1.9. Вопросы и задачи 
По

 разделу 1.1. Взаимодействие электромагнитного поля с веществом 

1. Какие основные отличия трех типов взаимодействия светового излучения с вещест-
вом? 
2. Укажите основные свойства вынужденного излучения. 

3. Какое значение имеет вынужденное излучение для работы лазера? 
По

 разделу 1.2 Усиление света в среде 

1. Что такое закон Бугера? 

2. Что является основным условием усиления света веществом? 

3. Что такое инверсия населенностей? 
По

 разделу 1.3 Методы создания инверсной населенности 

1. Какие методы создания инверсной населенности Вы знаете? 

2. Чем отличается 3-уровневая схема накачки от 4-уровневой? 

3. Для возбуждения каких сред используется оптическая накачка? 

4. Каковы основные особенности накачки возбуждением атомов за счет неупругих со-
ударений и в каких средах она используется? 
По

 разделу 1.4. Открытые резонаторы 

1. Что такое резонатор и какие типы резонаторов Вы знаете? 

2. Что такое мода резонатора? 

3. Какие типы оптических резонаторов Вы знаете? 

4. Какие типы потерь оптических резонаторов Вы знаете и чем они оптеделяются? 
По

 разделу 1.5. Принцип действия лазера 

1. Чем определяются особенности работы лазера как генератора? 

2. Какую роль в лазере играет резонатор? 

 

31

3. Сформулируйте условия возникновения генерации в лазере. 
По

 разделу 1. 6. Энергетические соотношения в резонаторе 

1. Чем определяется мощность излучения лазера? 

2. Что такое добротность резонатора? 

3. Чем определяется ширина линии резонатора? 
По

 разделу 1.7. Форма и ширина линии излучения активной среды 

1. Что такое однородное уширение линии излучения? 

2. Что такое неоднородное уширение линии излучения? 

3. Как соотносятся однородное и неоднородное уширения линии излучения и от чего 
зависит их соотношение? 
По

 разделу 1.8. Спектр излучения лазера 

1. Какими факторами определяется спектр излучения лазера? 

2. Что необходимо обеспечить для одномодового режима работы лазера? 

 
1.10. Литература 

1. Пихтин А.Н.,  

2. Бурнашев М.Н., Филатов Ю. В. Основы лазерной техники: Учеб. пособие / 

СПбГЭТУ«ЛЭТИ».- С.Пб., 2000. 

3. Елецкий А. В., Смирнов Б. М. Физические процессы в газовых лазерах. М.: 

Атомиздат, 1971. 

4. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990. 

5. Лэмб  У.  Теория  оптических  мазеров // Квантовая  оптика  и  квантовая  ра-

диофизика. М.: Мир, 1966. С. 282–376. 

6. Стенхольм С. Осно

вы лазерной спектроскопии. М.: Мир, 1987. 

7. Справочник  по  лазерам:  В 2 т.  Т. 1 / Под  ред.  А.  М.  Прохорова.  М.:  Сов. 

радио, 1978. 

8. Ищенко Е. Ф., Климков Ю. М. Оптические квантовые генераторы. М.: Сов. 

радио, 1968. 

9. Байбородин Ю. В. Основы лазерной техники. Киев.: Выща школа, 1981. 

 
1.11. Предметный указатель 
 
активная среда – 2

1 

возбуждение атомов за счет неупругих соударений с атомами в возбужден-

ном состоянии – 1

4 

 

32

возбуждение электронным ударом – 1

3 

время жизни фотона в резонаторе – 18 

добротность резонатора – 2

4 

инверсия населенностей – 1

2 

индуцированное излучение – 

8 

индуцированное поглощение – 

8 

квантовый генератор – 

20 

мода резонатора – 16 

мощность излучения – 2

4 

населенность уровня – 

9 

неоднородное уширение – 2

7 

область существования генерации – 2

9 

однородное уширение – 2

5 

оптическая накачка – 1

2 

открытый резонатор – 1

6 

спонтанное излучение – 

7 

поглощение света – 

10 

потери в резонаторе – 1

8 

разность населенностей уровней – 1

1 

трехуровневая схема накачки – 12 

усиление света – 

10 

условия самосогласования поля – 2

2 

четырехуровневая схема накачки – 12 

ширина полосы резонатора – 2

5 

эффекта Доплера – 2

7