Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Светосоставы постоянного действия (СПД) представляют собой люминофор, смешанный с радиоактивными веществами. В настоящее время для возбуждения используют радиоактивные изотопы, дающие только p-излучение: тритий или прометий 147. Их
достоинство в том, что электроны полностью задерживаются даже тонкими защитными слоями вещества и не разрушают основу люминофора. Всесоюзная контора «Изотоп» поставляет СПД на тритиевон основе различных цветов. Яркости в зависимости от цвета составляют от 0,05 до 0,2 кд/м2. СПД употребляются для изготовления самосветящихся красок. Они практически безвредны, так как тонкий слой лака полностью погло-щает (5-излучение трития. Спад яркости определяется периодом полураспада трнтня.
Некоторые специальные источники света
107
4.4.4. ЛАЗЕРЫ
Лазеры1 представляют собой генераторы оптического излучения, обладающего совершенно уникальными свойствами: 1) высокой когерентностью в пространстве и во времени, 2) исключительно узкой направленностью (расходимость до 0,4'), 3) огромной концентрацией мощности (до I011 Вт/см2 в непрерывном режиме и до 1018 Вт/см2 в импульсе), 4) высокой степенью монохроматичности (А?. = 10_0 им при X = 500 нм), 5) способностью фокусироваться в исключительно малые объемы порядка К3 [4.33]. Фундаментальный вклад в эту новую бурно развивающуюся область науки и техники, называемую квантовой электроникой, внесли советские ученые 2. Первые лазеры были созданы в 1960 г.
Принцип действия лазеров основан на использовании теоретически предсказанного А. Эйнштейном еще в 1916 г. процесса вынужденного (стимулированного, индуцированного) испускания фотона возбужденным атомом или молекулой под воздействием излучения, имеющего ту же частоту. Самое важное и замечательное в этом процессе заключается в том, что фотон, возникший при вынужденном испускании, совершенно тождествен с вызвавшим его внешним фотоном по направлению, частоте, фазе и поляризации. На языке волновой оптики это означает, что вынужденное излучение когерентно со стимулирующим. Этот принцип справедлив для всего спектра электромагнитного излучения.
Вынужденное излучение в оптическом диапазоне спектра в обычных условиях значительно меньше спонтанного и поэтому практически не наблюдалось. В 1940 г. В. А. Фабрикант предложил метод прямого доказательства существования вынужденного излучения и при этом впервые обратил внимание на принципиальную возможность создания среды, ие ослабляющей, а усиливающей проходящее через нее излучение [4.34]. Для этого необходимо создать такие искусственные условия, прн которых концентрация возбужденных атомов нли молекул иа каком-либо верхнем энергетическом уровне- была бы больше, чем их концентрация на каком-либо нижнем, соответствующем оптическому переходу между ними. Такая необычная «заселенность» энергетических уровней называется теперь инверсной, так как в обычных условиях концентрации возбужденных атомов или молекул резко убывают с ростом энергии возбужденного уровня. Среда с инверсной заселенностью называется активной. Излучение с частотой, соответствующей инверсному переходу, проходя через активную среду, вызывает лавину вынужденных фотонов, «летящих» строго в одном направлении, и вместо обычного ослабления получается усиление излучения в направлении падающего луча 3. Эта идея лежит в основе всей квантовой электроники.
Принципиально важным шагом в создании лазеров явилось предложение А. М. Прохорова поместить активную среду в оптический резонатор (ОР), что в значительной мере определило уникальные свойства лазерного излучения [4.35]. В простейшем случае ОР
' Слово лазер было образовано из первых букв английских слов- Light Amplilication by stimulated emission of radiation (усиление света прн помощи вынужденного излучения).
2 В 1959 г. за разработку нового принципа генерации и усиления радиоволн, создание молекулярных генераторов и усилителей академикам Н. Г. Басову и А. М. Прохорову была присуждена Ленинская премия, а в 1964 г. оин совместно с американским ученым Ч. Таунсом за фундаментальные исследования в области квантовой электроники были удостоены Нобелевской премии по физике (см. также следующую сноску).
' Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССР выдал В. А. Фабриканту М. М. Вудынскому н Ф. А. Бутаевой диплом иа открытие з? N° 12 с приоритетом от 1451 г «на способ усиления электромагнитного излучения (\льтрафиолетор.ого, видимого, инфракрасного и ьадиодиапазо-ков воли), основанный на использовании явления индуцированного испускания».
представляет собой две отражающие поверхности, обращенные друг к другу, обеспечивающие многократное прохождение излучения через активную среду и за счет этого его резкое усиление. При этом максимальное усиление получают лучи, наибольшее число раз прошедшие через активную среду, вследствии чего резко увеличивается мощность выходящего лазерного излучения и оно становится остронаправленным, сохраняя при этом высокую когерентность. Для выхода излучения одну из поверхностей ОР делают частично прозрачной или с отверстием. Из-за интерференции в ОР усиливаются только те излучения, длины волн которых образуют стоячие волны, благодаря чему выходящее лазерное излучение становится высоко монохроматичным (подробнее см. [4.33]).
