Читать «Проклятые вопросы» онлайн - страница 142

ГИГАНТСКИЙ ИМПУЛЬС

С развитием лазеров выяснилось, что для ряда целей важно добиваться высокой мощности излучения, хотя бы в течение коротких промежутков времени.

Первым шагом в этом направлении было осуществление необычного режима работы лазеров. Такой режим был реализован в твердотельных лазерах на рубине американским учёным Р. В. Хеллворсом и на силикатном стекле сотрудником ФИАНа В. И. Малышевым.

Идея состояла в том, что освещать рабочий элемент лазера лампой-вспышкой следует при отсутствии обратной связи. При этом лазерная генерация не может начаться и в течение всего времени горения лампы-вспышки её свет поглощается рабочим веществом лазера, а накопленная в нём энергия возрастает.

Правда, вследствие различных причин часть энергии, способной участвовать в лазерной генерации, исчезает. Поэтому, когда величина запасённой энергии достигнет максимума, следует очень быстро включить обратную связь. При этом возникнет короткий, чрезвычайно мощный импульс лазерного излучения. Лабораторный жаргон нарек его гигантским импульсом. Уже в первых опытах мощность импульса достигла миллионов ватт, а длительность — лишь нескольких стомиллионных долей секунды. Первоначально быстрое включение обратной связи производили механическими средствами. Например, между зеркалами, осуществляющими обратную связь, располагали вращающийся непрозрачный диск с отверстием. При этом обратная связь возникала только тогда, когда между зеркалами появлялось отверстие. В других системах одно из зеркал делали быстро вращающимся вокруг оси, параллельной неподвижному зеркалу. При этом обратная связь возникала, когда вращающееся зеркало оказывалось параллельным неподвижному.

Затем был найден другой способ. Его назвали пассивным, ибо он сделал ненужным применение движущихся элементов или других способов внешнего воздействия на систему обратной связи. Происхождение названия «пассивный» возникло потому, что элемент, управляющий включением обратной связи, «пассивно ждёт», пока рабочий элемент лазера запасает в себе энергию. Затем происходит самоуправляемый процесс, ход которого зависит от свойств и размеров рабочего элемента лазера и от свойств «пассивного» управляющего элемента.

Этот элемент представляет собой кювету с раствором одного из специальных красителей. Кювета и рабочий элемент лазера расположены соосно между зеркалами обратной связи. Концентрация красителя выбрана такой, что зеркала «не видят» друг друга из-за сильного поглощения света красителем.

При включении лампы-вспышки в ионах, сообщающих лазерные свойства веществу, из которого изготовлен рабочий элемент лазера, быстро накапливаются запасы энергии. Эта энергия частично превращается в световую энергию в результате люминесценции — явления, порождающего свечение люминесцентных ламп (например, ламп дневного света), свечение циферблатов часов, свечение гнилушек, светлячков и некоторых морских организмов. Это свечение возникает в ионах рабочего элемента лазера, причём в каждом из ионов независимо — по законам случая.