ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Предлагаемая вниманию читателя книга посвящена одной из актуальнейших областей лазерной физики — получению и применениям лазерного излучения в виде импульсов ультракороткой длительности. Развитие методов генерации импульсов лазерного излучения было столь успешным, что в настоящее время удается получать импульсы длительностью всего лишь (т. е. ), что составляет четыре периода соответствующей световой волны. Таким образом, почти достигнут фундаментальный предел. Следует подчеркнуть, что речь идет об импульсах лазерного излучения, т. е. о коллимированных пучках с высокой пространственной когерентностью и, следовательно, направленностью, которые можно расщеплять на части, пропускать по разным оптическим путям и фокусировать в пятно с размерами порядка длины волны. По существу, появилась возможность иметь сгустки электромагнитной энергии (волновые пакеты), сконцентрированные в пространстве с размерами порядка длины волны и во времени порядка периода световой волны.

Совершенно очевидно, что такие ультракороткие импульсы (УКИ) дали исследователям уникальную возможность прямого наблюдения и измерения самых различных быстропротекающих процессов с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Содержанием актуальнейшей области квантовой радиофизики и электроники, условно называемой «пикосекундные явления», стали не только проблемы получения УКИ, но также их многочисленные применения в различных областях научных исследований. Это прежде всего так называемая пикосекундная спектроскопия, т. е. спектроскопия с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Исследования проводятся по схеме «возбуждение—проба», а именно образец первым (возбуждающим) импульсом переводится в исследуемое состояние, а с помощью второго (пробного), задержанного на нужный промежуток времени, фиксируется измененное состояние. По такой методике были проведены многочисленные исследования в области физики твердого тела, молекулярной физики, фотохимии и фотобиологии. В области электроники УКИ дают возможность точных измерений временных характеристик фотоприемников. Продемонстрирована возможность создания миниатюрных оптоэлектронных устройств с пикосекундным быстродействием. Поскольку УКИ несут значительную интенсивность в когерентных пучках, их с успехом используют для изучения нестационарных явлений нелинейной оптики и взаимодействия лазерного излучения с веществом.

Область применений УКИ стремительно расширяется, и в эксперименты с использованием УКИ включается все большее число исследователей, в том числе и неспециалистов по лазерной физике, поэтому возникла потребность в книге, сочетающей в себе учебное пособие, научную монографию и справочное руководство. На наш взгляд, данная книга является удачной попыткой удовлетворить эту потребность.

Авторы книги — известные специалисты, получившие целый ряд пионерских результатов в области физики пикосекундных явлений. Профессор Б. Вильгельми — автор широко известной в иашей стране «Нелинейной оптики». Возглавляемый им йенский университет им. Ф. Шиллера является одним из ведущих центров, занимающихся исследованиями в области лазерной физики и техники УКИ.

Хотелось бы отметить одно важное обстоятельство, делающее данную книгу особенно ценной для советских читателей. Современная техника УКИ имеет дело с двумя основными классами лазеров. Первый — это твердотельные лазеры, работающие в режиме модуляции добротности. Второй — лазеры непрерывного действия на красителях. В лазерах первого класса лазер, по существу, при каждой вспышке лампы накачки проделывает полный цикл генерации от спонтанного шума до формирования цуга УКИ. Этот процесс формирования задается начальными условиями к моменту зажигания лампы, которые очень трудно достаточно точно контролировать. Поэтому лазерам этого класса присуща определенная нестабильность параметров, зато они довольно просты и позволяют получать энергии УКИ до Дж. Лазеры второго класса работают с непрерывными источниками накачки и поэтому излучают непрерывный цуг УКИ. Разумеется, им также присуща определенная нестабильность. Но поскольку они излучают непрерывный цуг, имеется возможность сравнительно медленными обратными связями контролировать процесс генерации и получить УКИ с высокой воспроизводимостью параметров. Хотя энергия отдельного УКИ мала (типичная величина 10-12 Дж), благодаря высокой частоте следования и стабильности можно применить мощные современные средства накопления и усреднения сигналов, добиваясь исключительной точности измерений. Это, пожалуй, основная причина того, что именно на лазерах этого класса получены самые впечатляющие результаты как по сокращению длительности, так и по применениям УКИ. Однако создание и запуск лазера второго класса составляют несравненно более сложную задачу, чем запуск первого. Немногие лаборатории располагают совершенными установками УКИ непрерывного режима. Авторы книги добились выдающихся успехов в развитии лазеров УКИ непрерывного действия на красителях, т. е. именно второго

класса. Читатели получат, как говорится, из первых рук ценную, подробную информацию о механизме генерации УКИ и детальное описание экспериментальных установок.

Следует отметить, что успехи авторов книги в исследованиях УКИ не в последнюю очередь обусловлены тесным и плодотворным сотрудничеством с Народным предприятием ГДР «Карл Цейсе». Их результаты убедительно доказывают, что ионный лазер типа ILA-120 (производство «Карл Цейсс») может служить источником накачки для получения УКИ короче На основе работ йенского университета им. Ф. Шиллера Центр научного приборостроения АН ГДР (Zentrum fur Wissenschaftlichen Geratebau Akademie der Wissenschaften der DDR, 1199 Berlin, Rudower-Chaussee 6) разработал и выпускает ряд приборов для пикосекундных исследований. В их числе оптический многоканальный анализатор OVA-284; лазер на красителе непрерывного действия FSL-100 с накачкой от аргонового лазера ILA-120; система формирования струи красителя LVE-100; оптическая линия задержки OVE-lOO; измерительный коррелятор KRL-100. Набор этих приборов позволяет экспериментатору проводить исследования с УКИ на самом современном уровне.

Разумеется, в книге, посвященной такой бурно развивающейся области, как пикосекундная лазерная физика и техника, неизбежно отставание от новейших результатов. Недостаточно подробно изложены исследования распространения УКИ в волоконных световодах. Именно здесь удалось добиться получения предельно коротких УКИ. Мы отсылаем читателя к трудам регулярно проводимых научных конференций по пикосекундным явлениям, а также специальным выпускам научных журналов, посвященных новейшим достижениям в этой области.

Перевод выполнили д-р физ.-мат. наук М. А. Ковнер (предисловие, гл. 1, 2) и канд. физ.-мат. наук Л. Н. Капцов (гл. 3—9).

П. Крюков

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)