Главная  Усиленная люминесценция 

[0] [ 1 ] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48]

в 10 раз. Незначительное уменьшение коэффициента поглощения при- облучении урановых стекол светом конденсированной искры было сравнимо с погрешностью эксперимента.

Впервые вопрос о прямом экспериментальном доказательстве су ществования вынужденного излучения был обсужден в докторской диссертации В. А. Фабриканта «Механизм излучения газового разряда» (1939 г.). Он допускал, что путем введения в газовый разряд примесей можно уменьшить число частиц на более низком уровне rij по сравнению с числом частиц п, и обеспечить инверсную населенность. Если на такой разряд направить поток излучения с частотой v,,, то «мы получим интенсивность выходящего излучения большую, чем падающую».

В 1951 г. В. А. Фабрикант и его сотрудники М. М. Вудынский и Ф. А. Бутаева разработали и за- регистрировали способ усиления электромагнитного излучения с помощью сред с инверсной населенностью. Это была по существу идея оптического квантового усилителя. В 1964 г. она была зарегистрирована как открытие с приоритетом от 18 июня 1951 г.

К сожалению, упомянутое изобретение В. А. Фабриканта и др. было опубликовано только в 1959 г. и не оказало должного влияния на зарождение и развитие квантовой электроники. Вынужденное излучение первоначально нашло применение для генерации радиоволн СВЧ диапазона.


БАСОВ Николай Геннадьевич - дважды Герой Социалистического Труда, академик, доктор физико - математических наук, лауреат Ленинской и Нобелевской премий, профессор, директор Физического института им. П. Н. Лебедева АН СССР (ФИАН), профессор Московского инженерно-физического института (МИФИ). Родился 14 декабря 1922 г. в г. Воронеже. После окончания МИФИ (1950 г.) работает в ФИАН. В 1954 г. вместе с А, М, Прохоровым создал первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака, в 1955 г. предложил трехуровневую модель активной среды.

вместе с Б. М. Вулом и Ю. М. Поповым выдвинул и обосновал идею создания лазеров на основе полупроводниковых материалов. В 1961 г. показал возможность использования лазерного излучения для получения управляемых термоядерных реакций. Внес значительный вклад в развитие исследований по мощным газовым лазерам, химическим лазерам. Выдвинул новые идеи по применению лазеров в оптоэлек-тронике.

Квантовая электроника дала примеры систем, в которых получается излучение с очень малым значением энтропии.

(...) полупроводниковая квантовая электроника есть одно из основных направлений развития лазеров

Н. Г. Басов

Н. Г. Басов и А. М. Прохоров в СССР (Физический институт им. П. И. Лебедева), Ч. Таунс, Дж. Гордон, Г. Зейгер в США (Колумбийский университет в Нью-Йорке) в 1954 г. параллельно и независимо подошли к решению проблемы усиления и генерации электромагнитных волн СВЧ диапазона с помощью вынужденного излучения.

Первый мазер - молекулярный генератор на аммиаке - создал Ч. Таунс с сотрудниками в 1954 г. В это же время Н. Г. Басов и А. М., Прохоров разработали теорию стационарных процессов в молекулярных генераторах. Конструкция молекулярного генератора достаточно проста. Узкий пучок молекул аммиака МНз направляется в четырехполярный цилиндрический конденсатор. Под действием электрического поля возбужденные молекулы концентрируются около оси конденсатора в резонансной области, а невозбуж-дерные - выходят из него. Таким образом,создается средас инверсной населенностью и возникает генерация излучения на длине волны Л= 1,26 см.

В 1960 г. Т. Мейман создал первый лазер (оптический квантовый генератор) на основе кристаллов рубина - оксида алюминия АЬОз с примесью ионов хрома Сг+, замещающих в решетке атомы алюминия. Новый источник света генерировал мощные импульсы монохроматического красного излучения с Л = 0,694 мкм.

В рубиновом лазере, как и в лазерах всех остальных типов,



можно выделить три основные части: активную среду, оптический резонатор и систему накачки. Обычно активная среда и определяет название лазера. В данном случае активной средой, или активным элементом, был рубиновый стержень, оптический резонатор-создавался двумя плоскопараллельными зеркалами (плоский резонатор, или резонатор Фабри - Перо), а в качестве системы накачки использовалась спиральная лампа-вспышка.

Рубиновый лазер работает по трехуровневой схеме. Батарея конденсаторов разряжается через лампу-вспышку, излучение которой возбуждает ионы хрома на третий и более высокие возбужденные уровни. Время жизни ионов на этих уровнях мало, и они, теряя часть энергии, накапливаются на втором метастабиль-ном уровне. Создается инверсная населенность второго и первого (основного) уровней. Благодаря двум плоскопараллельным зеркалам излучение, распространяющееся перпендикулярно к их поверхности, многократно проходит через усиливающую среду - рубиновый стержень - и формирует импульс генерации. Затравочные фотоны для генерируемого излучения всегда содержатся в люминесценции. Мощное излучение лампы-вспышки нагревает рубиновый стержень, который становится оптически неоднородным. Поэтому он должен остывать в течение нескольких минут, чтобы снова прийти в рабочее состояние.


ПРОХОРОВ Александр Михайлович - дважды Герой Социалистического Труда, академик, доктор физико - математических наук, лауреат Ленинской, Нобелевской премий и Государственной премии СССР, профессор, директор Института общей физики АН СССР (с 1982 г.), профессор Московского университета им. М. В. Ломоносова, заведующий кафедрой Московского физико-технического института. Родился II июля 1916 г. в г. Атертоне (Австралия). В 1939 г. окончил Ленинградский Государственный университет им. А. А. Жданова. В 1946- 1982 гг. работал в Физи-

ческом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР. В 1954 г. совместно с Н. Г. Басовым создал первый мазер на молекулах аммиака, предложил трехуровневый метод получения активной среды, рекомендовал использовать рубин в качестве рабочего вещества квантовых генераторов и усилителей. В 1958 г. предложил открытый резонатор для генераторов субмиллиметровых волн. Разработал принцип действия генераторов с использованием двухквантовых переходов, внес крупный вклад в развитие исследований по лазерному термоядерному синтезу.


Рис. В1. Отечественные газовые лазеры малой и средней мощности

В 1961 г. А. Джаван, У. Бен-нетт и Д. Гарриот сообщили о создании первого гелий-неонового лазера, работающего в непрерывном режиме на длине волны = 0,633 мкм. Активным элементом в нем служила смесь гелия и неона при низком давлении. С помощью высокочастотного генератора в трубке возбуждался электрический разряд. Без резонатора такая трубка аналогична рекламной неоновой газоразрядной лампе. Создается инверсная населенность пятого и третьего или четвертого и третьего возбужденных уровней неона. Гелий добавляется в трубку потому, что при соударениях возбужденных атомов гелия и невозбужденных атомов неона на четвертом и пятом уровнях происходит дополнительное увеличение концентрации атомов.



Еще до появления первого лазе-)а на рубине Н. Г. Басов, О. Н. (.рохин, Ю. М. Попов теоретически обосновали возможность получения вынужденного излучения в полупроводниках. На опыте вначале Д. Н. Наследов, А. А. Рога-чев, С. М. Рыбкин, Б. В. Царенков зафиксировали сужение линии-излучения полупроводниковых диодов на основе арсенида галлия GaAs, что свидетельствовало о получении инверсной населенности. А в конце 1962 - начале 1963 г. практически одновременно из нескольких научных центров США и СССР поступили сообщения о получении генерации инфракрасного излучения при инжек-ции тока через р - п-переход в арсениде галлия. Это положило начало серии работ по изготовлению инжекционных лазеров на основе полупроводниковых соединений А"В и их твердых растворов.

Первый полупроводниковый лазер с электронным возбуждением был создан в 1964 г. В СССР Н. Г. Басов, О. В. Богданкевич, А. Г. Девятков облучали пучком быстрых электронов монокристаллы сульфида кадмия, за рубежом - монокристаллы арсенида и антимонида галлия и арсенида и антимонида индия.

В 1965 г. в СССР (Н. Г. Басов с сотрудниками, А. М. Прохоров с сотрудниками) и за рубежом была получена генерация при оптическом возбуждении арсенида галлия, арсенида индия, сульфида кадмия, а в дальнейшем на многих других полупроводниках.


ПОПОВ Юрий Михайлович - доктор фи.эико-математических наук, лауреат Ленинской премии и Государственной премии СССР, профессор, заведующий лабораторией Физического института им. П. Н. Лебедева АН СССР (ФИАН). Родился 24 мая 1929 г. в г. Пензе. В 1953 г. окончил Московский механический институт. С 1953 г. аспирант, а затем сотрудник ФИАН. Работы в области люминесценции и квантовой электроники. В 1958 г. вместе с Н. Г. Басовым и Б. М. Вулом предложил использовать полупроводниковые монокристаллы для создания среды, усиливающей электромагнитное излучение.

Совместно с И. Г. Басовым и О. И. Крохиным

сформулировал условие создания инверсной населенности в полупроводниках, впервые (в соавторстве) предложил в качестве накачки использовать электрическое поле, пучок быстрых электронов, ннжекционный ток, проходящий через р - «-переход. Участвовал в создании и изучении стри-мерных и эксимерных лазеров, различных лазерных устройств для опто-электроники, вычислительной техники, телевидения.

В 1987 г. А. А. Андронову, А. М. Белянцеву, В. И. Гавриленко и др. за цикл работ «Инвен-тированное распределение горячих носителей заряда и генерация стимулированного излучения в полупроводниках в миллиметровом, субмиллиметровом и дальнем инфракрасном диапазонах» присуждена Г осударственная премия СССР.

Идея возбуждения генерации в полупроводниках импульсным электрическим полем была высказана Н. Г. Басовым, Б. М. Вулом, Ю. М. Поповым еще в 1959 г., однако в течение длительного времени ее не удавалось реализовать. Внешними источниками было трудно создать импульсы поля требуемой большой амплитуды и короткой длительности с весьма крутыми передним и задним фронтами. И только в 1973 г. Н. Нико-лом в США была получена генерация при неполном электрическом (стримерном) пробое сульфида кадмия. Электрическое поле служит также источником накачки в лазерах на эффекте Ганна (1984 г.).

В 1982 г. Л. Е. Воробьевым, Ф. И. Осокиным, В. И. Стафеевым, В. Н. Тулупенко был создан еще один тип полупроводниковых лазеров- длинноволновые ИК-лазе-ры на полупроводниках в скрещенных электрическом и магнитном полях. В монокристаллах p-Ge лазерное излучение обусловлено переходами между подзонами тяжелых и легких дырок и лежит в области 70...200 мкм.

Создание лазеров на полупроводниках не только расширило круг веществ, пригодных для генерации света, но и открыло новые возможности получения активной среды, управления длиной волны и интенсивностью лазерного излучения.

Большим достижением полупроводниковой квантовой электроники стало создание Ж. И. Алферовым с сотрудниками в 1968 г.



[0] [ 1 ] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48]

0.0008