Свойства. Приемлемые для боевого применения лазеры

Рентгеновские лазеры

Приемлемые для боевого применения лазеры

Оптический резонатор

Оптический резонатор - совокупность нескольких отражающих элементов. Он поддерживает генерируемые лазером элементарные частицы и подавляет другие.

В ширину спектральной линии, изображённой на рисунке зелёным цветом, укладывается три собственных частоты резонатора. В этом случае генерируемое лазером излучение будет трехмодовым. Для фиолетовой линии излучение будет чисто монохроматическим.

Зеркала лазера не только обеспечивают существование положительной обратной связи, но и работают как резонатор, поддерживая одни генерируемые лазером моды, соответствующие стоячим волнам данного резонатора, и подавляя другие. Если на оптической длине L резонатора укладывается целое число полуволн n:

то такие волны, проходя по резонатору не меняют своей фазы и вследствие интерференции усиливают друг друга. Все остальные, близко расположенные волны, постепенно гасят друг друга. Таким образом, спектр собственных частот оптического резонатора определяется соотношением:

здесь c — скорость света в вакууме. Интервалы между соседними частотами резонатора одинаковы и равны:

Линии в спектре излучения в силу различных причин (доплеровское уширение, внешние электрические и магнитное поля, квантовомеханическое эффекты и др.) всегда имеют определённую ширину . Поэтому могут возникать ситуации, когда на ширину спектральной линии укладывается несколько собственных частот резонатора. В этом случае излучение лазера будет многомодовым. Синхронизация этих мод позволяет добиться того, чтобы излучение представляло собой последовательность коротких и мощных импульсов. Если же , то в излучении лазера будет присутствовать только одна частота, в данном случае резонансные свойства системы зеркал слабо выражены на фоне резонансных свойств спектральной линии.

При более строгом расчёте необходимо учитывать, что усиливаются волны, распространяющиеся не только параллельно оптической оси резонатора, но и под малым углом к ней. Условие усиления тогда принимает вид:

Это приводит к тому, что интенсивность пучка лучей лазера различна в разных точках плоскости, перпендикулярной этому пучку. Здесь наблюдается система светлых пятен, разделённых тёмными узловыми линиями. Для устранения этих нежелательных эффектов используют различные диафрагмы, рассеивающие нити, а также применяют различные схемы оптических резонаторов.

Сегодня наиболее приемлемыми для боевого применения считаются рентгеновские лазеры, твердотельные, химические, со свободными электронами.

Рентгеновский лазер (также иногда встречается название разер) — источник когерентного электромагнитного излучения в рентгеновском диапазоне, основанный на эффекте вынужденного излучения. Является коротковолновым аналогом лазера.

В более широком смысле рентгеновскими лазерами называют любые устройства, способные генерировать когерентное рентгеновское излучение.

Рентгеновский лазер поражает цели путем ударного импульсного воздействия, приводящего к испарению материала поверхности цели.

Наименьшая длина волны, для которой продемонстрирован лазерный эффект составляет 3,56 нм

В рентгеновских лазерах в узком смысле в качестве активной среды обычно используется горячая плазма. Именно для таких лазеров достигнуты наибольшие успехи.

Ядерное оружие генерирует импульс рентгеновского излучения продолжительностью несколько наносекунд в диапазоне с длиной волны 0,0014 мкм.

По сравнению с оптическим диапазоном лазерная генерация в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах обладает следующими сложностями:

· С уменьшением длины волны сильно падает эффективность лазерного усиления.

· В рентгеновском диапазоне отсутствуют хорошие зеркала, что делает затруднительным создание резонаторов.

· Для генерации в рентгеновском диапазоне нужны большие мощности накачки.