|
Располагать потоком световой энергии мощностью в десятки киловатт весьма заманчиво. В конце этой главы мы поговорим о применениях лазеров и мазеров. Но вас не смущает, что уж больно все гладко обстоит с рубиновым лазером? Не бывает так — природа ничего не дает даром. Давайте искать недостатки. Один из недостатков просто лежит на поверхности. В рубине атомы примеси расположены далеко друг от друга; но они все же взаимодействуют и друг с другом, и с атомами основного вещества гораздо сильнее, чем атомы в разреженном газе. Поэтому правильнее говорить не об отдель-' ных энергетических уровнях, а об очень узких, но все же энергетических зонах. Точность, с которой поддерживается частота излучения рубинового лазера, не идет ни в какое сравнение с точностью частоты мазеров на разреженном газе с механическим разделением. Воспользовавшись терминологией оптиков, скажем, что ширина спектральной линии излучения рубинового лазера в лучшем случае составляет доли ангстрема. Это мало по сравнению, например, с шириной спектральной линии излучения красного фонаря, которым пользуются фотографы. Но все же долям ангстрема соответствуют сотни тысяч мегагерц. Часов, даже очень плохих, на рубиновом лазере не построишь. Мы обратились к рубину в погоне не за точностью, а за мощностью. И на этом пути нас, конечно, подстерегают неприятности. Как работают трехуровневые схемы? Вещество поглощает от внешнего источника энергию, количество которой пропорционально разности между уровнями 3 и 1, а излучает количество энергии, пропорциональное разности энергий либо между уровнями 3 и 2 либо 2 и 1. То есть поглощается энергии больше, чем выделяется. Избыток поглощенной энергии преобразуется в тепло. Речь идет о мощностях в десятки киловатт и размерах рубинового стерженька порядка 1 см3. Если бы рубиновый лазер излучал непрерывно, он испарился бы через доли секунды. Но и для импульсного излучения имеются свои пределы. Существует много причин, по которым часть энергии превращается в тепло. Например, неидеальное отражение от торцов рубинового стержня. Так что импульсные лазеры тоже перегреваются. Перегрев из-за потерь энергии — явление в технике очень даже привычное. Давно придуманы меры борьбы с ним — разные способы охлаждения. Рубиновый лазер, для того чтобы он не слишком перегревался, можно обдувать воздушной струей точно так же, как обдувается радиатор автомобиля. Вот те на! Не успели мы порадоваться, создав конструкцию без всяких насосов, без газовых трубок и замкнутых объемов, как все начинается сначала: насосы, трубки, газовая струя. А что, если объединить два принципа? Сконструировать лазер на газовой струе. — 131 —
|