7. Свойства лазерных пучков
7.1. Введение
В гл. 1 мы установили, что основными свойствами лазерных пучков являются: а) монохроматичность, б) когерентность (пространственная и временная), в) направленность и г) яркость. Материал, изложенный в предыдущих главах, позволит нам изучить теперь эти свойства более подробно и сравнить их со свойствами обычных источников света (тепловых источников).
7.2. Монохроматичность
Если лазер работает в одномодовом режиме и его выходное излучение не изменяется во времени, то теоретический предел монохроматичности обусловлен нулевыми флуктуациями энергии и дается выражением (5.66). Однако этому пределу соответствует очень небольшая ширина линии 
излучения (в разд. 5.3.7 было показано, что 
для мощности лазерного излучения 
которая на практике ни разу не была достигнута. В действительности вибрация и тепловое расширение резонатора приводят к тому, что предельное значение 
оказывается значительно больше. Если лазерный резонатор представляет собой достаточно массивную конструкцию, изготовленную из материала с низким коэффициентом теплового расширения (например, из инвара), то 
можно уменьшить до значения порядка 
. В самом деле, для газового лазера (например, для Не-Ne-лазера), генерация в котором соответствует центру линии поглощения используемого газа, можно получить 
Гц (т. е. 
). В импульсном режиме работы лазера минимальная ширина линии, очевидно, ограничивается величиной, обратной длительности импульса 
Например, если длительность гигантского импульса излучения в одномодовом лазере 
, то мы имеем 
да 100 МГц.
В случае когда лазер работает в многомодовом режиме, монохроматичность связана, очевидно, с числом генерируемых мод. Для твердотельного лазера (рубинового, неодимового и полупроводникового), в котором трудно получить одномодовый
режим генерации (поскольку ширина линии 
велика), ширина линии излучения оказывается часто порядка гигагерц. Разумеется, не всегда нужна очень узкая ширина линии излучения. Вспомним, например, что для получения очень коротких световых импульсов (синхронизация мод) желательно иметь генерацию в пределах как можно более широкой полосы частот.
