Лазеры. Исполнение, управление, применение

Первый лазер был создан в 1960 году. В последующие десятилетия появилось множество разных лазерных устройств для самого широкого применения. Ныне лазеры играют важнейшую роль в сфере научных и технических измерений, информационных технологий, в области обработки материалов и в медицине. В настоящей книге дается обзор наиболее распространенных типов лазеров с описанием их многочисленных применений.В главах 1 и 2 рассматриваются основы лазерной оптики, анализируются конструктивные исполнения лазеров и приводятся характеристики лазерных материалов. Прежде всего, речь идет о газовых лазерах с излучением света атомами, ионами или молекулами. Лазеры, генерирующие в нейтральных атомах, действуют преимущественно в видимой области спектра, как и ионные лазеры, но последние, подобно молекулярным ультрафиолетовым установкам с электронными переходами, способны функционировать также в УФ-областях спектра. Молекулярные инфракрасные лазеры характеризуются низкими частотами излучения, но, как и лазеры на углекислом газе, генерируют излучение очень высокой мощности. Газовые лазеры представлены в самых разных исполнениях и достаточно подробно описаны в четырех разделах. Далее следуют лазеры на красителях — с переходами в молекулах, растворенных в жидкостях. Прочим не менее важным типам — твердотельным, полупроводниковым, электроннолучевым и рентгеновским лазерам — посвящены главы 8-11. Порядок рассмотрения здесь примерно соответствует последовательности разработок и совершенствования лазерных систем. При описании определенных лазерных установок делается краткая ссылка на наиболее типичные области их применения. Все большее значение приобретают сейчас представленные в главе 10 полупроводниковые диодные лазеры, которые заметно прогрессируют в последние годы.В следующих затем главах 13—16 описываются оптические компоненты лазерных конструкций: зеркала, поляризаторы, модуляторы, обеспечивающие разные режимы генерации, среди которых особый интерес представляет импульсная генерация лазерного излучения. Здесь же обсуждаются конструктивные особенности узкополосных лазеров, стабильных по частоте, и ряда перестраиваемых лазерных систем. В этой связи излагаются некоторые проблемы внешнего преобразования частоты на основе нелинейных оптических эффектов. Кроме того, рассматривается оборудование, разработанное для анализа лазерного излучения, как то: фотодетекторы, измерители энергии, спектрометры и устройства для определения когерентности.Распространение лазерного излучения осуществляется в виде так называемых гауссовых лучей, обычно именуемых гауссовыми пучками. В главе 12 они описываются преимущественно посредством сферических волн, что позволяет обходиться без сложных дифференциальных или интегральных уравнений. Также и для понимания прочих разделов книги, в принципе, достаточно знания математики на уровне средней школы. Таким образом, предлагаемый материал может использоваться не только студентами вузов, но также техническим персоналом, учителями и школьниками. В заключение читатель имеет возможность ознакомиться с наиболее важными областями применения лазерных установок и перспективами их дальнейшего развития.В основу настоящего издания положен цикл лекций, прочитанных авторами в ряде технических вузов Берлина. Были исключены лишь некоторые теоретические выкладки, что позволило создать обзорный труд с упором на практический аспект. Предлагаемые по ходу обсуждения конкретных тем упражнения и задачи с приведенными в конце книги ответами и решениями призваны помочь усвоить новую информацию и закрепить уже имеющиеся знания.