Глава 8. АППАРАТУРА И МЕТОДЫ
8.1. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ЛАЗЕРЫ
В. Кехнер
8.1.1. Введение
Основными элементами твердотельного лазера с оптической накачкой являются цилиндрический лазерный стержень, спиральная или линейная лампа-вспышка, отражатель, обеспечивающий хорошую оптическую связь между лампой-вспышкой и лазерным стержнем, и оптический резонатор, содержащий зеркала с полным и частичным отражением.
Внутри резонатора помещаются дополнительные элементы, такие, как модулятор добротности, эталон или диафрагма, для того чтобы управлять временными, спектральными или пространственными выходными характеристиками генератора. Вспомогательное оборудование лазера включает источник питания высокого напряжения, конденсатор для накопления энергии, блок управления лампой-вспышкой и систему водяного охлаждения.
В твердотельных лазерах активные атомы лазерной среды внедряются в твердое тело, такое, как кристалл или стекло. Процесс оптической накачки заключается в том, что под действием света, генерируемого лампой-вспышкой и поглощаемого активной средой, атомы активной среды переходят со своего основного уровня на возбужденные уровни. При достаточно высокой интенсивности света накачки в лазерной среде достигается инверсия населенностей электронов, которая приводит к накоплению энергии на верхнем лазерном уровне.
Оптический резонатор, включающий в себя два противостоящих зеркала, выполняет функцию элемента обратной связи. Если усиление в активной среде превышает общие оптические потери в резонаторе, то происходит излучение лазерного света из генератора.
Длительность светового импульса от импульсной лампы обычно составляет 
При уровнях накачки, которые в достаточной степени превышают пороговое значение, импульс излучения на выходе лазера приблизительно повторит по длительности излучение от импульсной лампы. Длительность импульса излучения, получаемая при таком типичном режиме работы лазера, оказывается слишком велика для формирования голограмм многих объектов; кроме того, из-за тепловых эффектов в лазерном веществе чрезвычайно трудно
поддерживать узкой ширину линии спектра излучения лазера в течение такого большого периода времени.
С помощью модулятора добротности длительность импульса излучения можно уменьшить до десятков наносекунд. Это устройство представляет собой быстродействующий оптический затвор, помещаемый внутри резонатора лазера. Во время оптической накачки модулятор остается закрытым и не позволяет лазеру генерировать излучение до тех пор, пока инверсия населенностей не достигнет уровня выше порогового. Когда модулятор открывается, накопленная энергия мгновенно реализуется в виде очень короткого импульса света. Пиковая мощность импульса излучения в таком режиме на много порядков величины превышает мощность импульсов излучения от генераторов, работающих в обычном режиме.
Для более подробного знакомства с твердотельными лазерами мы рекомендуем читателю обратиться к книгам [5, 71.
