Принцип действия и классификация лазеров

Основой оптического передатчика является лазер - оптический квантовый генератор (ОКГ), создателями которого являются лауреаты Нобелевской премии за 1964 г. Н.Г. Басов (Россия), А.М. Прохоров (Россия), Ч.Х. Таунс (США). В основе работы лазеров лежит явление вынужденного или индуцированного излучения, возникающее в веществе в результате согласованного по частоте и направлению одновременного испускания электромагнитных волн огромным числом атомов и молекул под действием внешнего электромагнитного поля. Принцип устройства и структурная схема лазера, поясняющая его работу, приведены на рис. 28.1.

Рис. 28.1. Принцип устройства и структурная схема лазера

Активная среда лазера служит для преобразования подводимой к ней извне энергии от генератора накачки в энергию электромагнитного поля. Взаимодействуя с активной средой, электромагнитные колебания усиливаются за счет вынужденного излучения электронов.

Классифицировать лазеры можно по нескольким признакам:

– в зависимости от диапазона волн: ультрафиолетового, инфракрасного и видимого излучения;

– по режиму работы: непрерывного и импульсного излучения;

– по агрегатному состоянию активной среды: газовые, твердотельные, жидкостные, полупроводниковые;

– по методу накачки: путем электронного, оптического и других методов возбуждения.

В качестве примера укажем, что мощность твердотельных импульсных лазеров достигает 1000 МВт при длительности импульса в 30 нс, газовых лазеров непрерывного излучения – 10 кВт. В системах оптической связи наиболее предпочтительно использование полупроводниковых лазеров из арсенида галлия, имеющих в непрерывном режиме работы мощность до 10 Вт, а импульсном - до 100 Вт.

Лазеры применяются для следующих целей:

– в оптических системах связи в космическом пространстве;

– волоконно-оптических линиях связи, в которых луч лазера распространяется по волоконному световоду;

– устройствах высокоточного измерения расстояний;

– оптических системах обработки информации;

– светолокации;

– в качестве высокоточного оружия.