Фізичні основи квантової электроніки (стр. 6 из 7)
Коефіцієнт підсилення в параметричному процесі для сигнальної хвилі Gsрівний:
, де 
, 
- потужності сигнальної хвилі на вході та виході світловода довжиною L, g- коефіцієнт параметричного підсилення, 
.Спектральна залежність коефіцієнта підсилення параметричного підсилювача приведена на рисунку 6.2.
Рис. 6.2. підсилення параметричного підсилювача із Рр=1,4 Вт,
L = 500м, λ0=1559 нм, λр=1560,7 нм.
Із графіка слідує, що крива містить два горби, що відповідають согласуванню фаз в результаті взаємної компенсації лінійної дисперсії та нелінійного набігу фази. В кожному конкретному процесі один горб відповідає підсиленню сигнальної хвилі. А інший підсиленню холостої хвилі.
Однією із позитивних рис параметричних підсилювачів є можливість створення підсилювачів із смугою підсилення в декілька сотень нанометрів і накачкою потужністю декілька Вт. В наш час отримані волоконні параметричні підсилювачі із шириною смуги підсилення від 200 до 400 нм. Ще однією характеристикою FOPA, котра обумовлює їх перевагу перед іншими видами підсилювачів, це шум-фактор. FOPAволодіють шум-фактором близько 3 децибел. Однак при роботі параметричного підсилювача в фазочутливому режимі, шум-фактор може досягати 0 Дб. Правда такий режим роботи достатньо складний у реалізації.
Розділ 7. Основні області застосування квантових генераторів.
Поява лазерів зразу ж вплинула й продовжує впливати на різноманітні галузі науки й техніки, де стало можливим застосування лазерів для вирішення конкретних наукових і технічних завдань. Проведені дослідження підтвердили можливість значного поліпшення багатьох оптичних приладів і систем при використанні як джерела світла лазерів і привели до створення принципово нових пристроїв (підсилювачі яскравості, квантові пірометри, швидкодіючі оптичні схеми й ін.). На очах одного покоління відбулося формування нових наукових і технічних напрямків – голографії, нелінійної й інтегральної оптики, лазерних технологій, лазерної хімії, використання лазерів для керованого термоядерного синтезу й інших завдань енергетики. Нижче наведений перелік застосувань лазерів у різних галузях науки й техніки, де унікальні властивості лазерного випромінювання забезпечили значний прогрес або привели до цілком нових наукових і технічних рішень.
Висока монохроматичність і когерентність лазерного випромінювання забезпечують успішне застосування лазерів у спектроскопії, ініціюванні хімічних реакцій, у поділі ізотопів, у системах виміру лінійних й кутових швидкостей, у системах зв'язку й локації. Особливо потрібно виділити використання лазерів у голографії.
Висока щільність енергії й потужність лазерних пучків, можливість фокусування лазерного випромінювання в точку малих розмірів використовуються в лазерних системах термоядерного синтезу, у таких технологічних процесах, як лазерне різання, зварювання, свердління, поверхневе загартовування й обробка різних деталей. Ці ж властивості лазерного випромінювання забезпечують успішне застосування лазерів у військової техніці.
Зі створенням лазерів відбувся колосальний прогрес у розвитку нелінійної оптики, дослідженні й використанні таких явищ, як генерація гармонік, самофокусування світлових пучків, багато фотонне поглинання, різного типу розсіювання світла, викликаних полем лазерного випромінювання.
Лазери успішно використаються в медицині: у хірургії (у тому числі хірургії ока) і терапії різних захворювань, у біології, де фокусування лазерного променя в точку дозволяє діяти на окремі клітини або навіть на їх частини.
Більшість із перерахованих вище областей застосування лазерів являються самостійними та досить великими розділами науки або техніки й вимагають самостійного розгляду. Ціль наведеного тут короткого й неповного переліку застосувань лазерів - проілюструвати той величезний вплив, що зробила поява лазерів на розвиток науки й техніки, на життя сучасного суспільства.
В останні роки намітилася тенденція розширення застосування лазерів в ювелірної галузі. Найбільш широке поширення одержали верстати для обробки із твердотільними лазерами на алюміній-ітрієвому гранаті, випромінювання якого досить добре поглинається основними матеріалами ювелірної промисловості – дорогоцінними металами й каменями. Частина технологічних процесів лазерної обробки повністю відпрацьована й впроваджена в ювелірної галузі, деякі процеси й технології перебувають у стадії розробки, і можливо, незабаром можуть бути застосовані для обробки виробів ювелірної промисловості. Тому постараємося розглянути всі можливі варіанти застосування лазерів у технологічних процесах ювелірної промисловості. Одним з перших застосувань лазерів була пробивання отворів у годинникових каменях. Свердління отворів завжди було надзвичайно трудомісткою операцією. Сучасна лазерна технологія дозволяє отримувати отвори необхідної форми в каменях різних типів з високою швидкістю і якістю.
Одним з цікавих методів обробки дорогоцінних металів є маркування й гравірування. Сучасні лазери, оснащені комп'ютерним керуванням, дозволяють наносити на метал методом лазерного маркування й гравірування (модифікації поверхні під впливом лазерного випромінювання) практично будь-яку графічну інформацію - малюнки, написи, вензелі, логотипи. Причому зображення можна наносити як у растровому, так й у контурному зображенні. Сучасне устаткування дозволяє переміщати лазерний промінь зі швидкістю більше двох метрів у хвилину й забезпечувати високу роздільну здатність. Також цікавим застосуванням лазерної технології гравірування є нанесення лазером різних логотипів, вензелів, товарних марок і знаків на елементи столового посуду, як з дорогоцінних металів, так і недорогоцінних металів, наприклад для позначення «нерж.» на лезах ножів.
Лазерна техніка отримала використання і у військовій галузі До теперішнього часу склалися основні напрямки, по яких іде впровадження лазерної техніки у військову справу. Цими напрямками є:
1. Лазерна локація (наземна, бортова, підводна).
2. Лазерний зв'язок.
3. Лазерні навігаційні системи.
4. Лазерна зброя.
5. Лазерні системи ПРО й ПКО.
Зараз, отримані такі параметри випромінювання лазерів, які здатні істотно підвищити тактико-технічні дані різних зразків військової апаратури.
Лазерною локацією називають область оптоелектроніки, що займається виявленням і визначенням місця розташування різних об'єктів за допомогою електромагнітних хвиль оптичного діапазону, випромінюваного лазерами. Об'єктами лазерної локації можуть бути танки, кораблі, ракети, супутники, промислові й військові споруди. Лазерна локація здійснюється активним методом. Оптична локація часто використовується, особливо в космосі (де немає поглинаючого впливу атмосфери) і під водою (де для ряду хвиль оптичного діапазону існують вікна прозорості). В основі лазерної локації, так само як і радіолокації, лежать три основні властивості електромагнітних хвиль:
1. Здатність відбиватися від об'єктів.
2. Здатність поширюватися прямолінійно. Використання вузько направленого лазерного променя дозволяє визначити напрямок на об'єкт (пеленг цілі).
3. Здатність лазерного випромінювання поширюватися з постійної швидкістю дає можливість визначати дальність до об'єкта.
Лазерна дальнометрія є однією з перших областей практичного застосування лазерів у військової техніці. Перші досвіди відносяться до 1961 року, а зараз лазерні далекоміри використаються й у наземній військовій техніці (артилерійські), і в авіації (далекоміри, висотоміри), і на флоті.
Основним прикладом роботи напівпровідникових лазерів у комп’ютерній техніці є магнітооптичний накопичувач (МО). МО накопичувач побудований на основі сполучення магнітного й оптичного принципу зберігання інформації. Запис інформації проводиться при допомозі променя лазера й магнітного поля, а зчитування за допомогою одного тільки лазера. У процесі запису на МО-диск лазерний промінь нагріває певні точки на диску, і під впливом температури опірність зміні полярності, для нагрітої точки різко падає, що дозволяє магнітному полю змінити полярність точки. Після закінчення нагрівання опірність знову збільшується але полярність нагрітої точки залишається пропорційною до величини магнітного поля застосованої до неї в момент нагрівання.
Область застосування МО- дисків визначається його високими характеристиками по надійності, об'єму. Магнітооптичні диски необхідні для процесів, що вимагають великого дискового об'єму, це такі завдання, як САПР, обробка зображень, звуку та відеоінформації. Однак невелика швидкість доступу до даних, не дає можливості застосовувати МО диски для завдань із критичною швидкістю.