Популярно рассказано о роли лазеров в современном мире, о достигнутых успехах лазерной техники и надеждах, которые связывают с ее развитием. Рассмотрены различные применения лазеров: для обработки материалов, в медицине, локации, измерительной технике, системах связи, для обработки и хранения информации, в системах контроля, для разделения изотопов, решения проблемы управляемого термоядерного синтеза. Кроме того, изложены основы физики работы лазера и управления лазерным излучением, новые направления современной оптики (голография, нелинейная оптика, волоконная оптика, адаптивная отика); приведены исторические сведения и даны многочисленные примеры отечественных лазеров и лазерных установок. Для школьников, преподавателей, студентов, лекторов.

Книга посвящена увлекательному направлению современной нелинейной науки — диссипативным солитонам, то есть импульсам или пространственно локализованным волнам в системах с усилением и потерями. Примерами служат лазерные системы, нелинейные резонаторы и оптические линии связи. Физические принципы и математический аппарат объяснены в простой и лаконичной форме, доступной студентам и начинающим исследователям. Обсуждены сходство и различия между солитонами в диссипативных системах и в гамильтоновых и интегрируемых системах. Главы написаны ведущими мировыми экспертами в этой области, что делает книгу уникальным источником информации об этом важном направлении.

Книга известного физика-теоретика из ФРГ, одного из создателей современной квантовой теории лазера, представляет собой изложение кинетической теории лазерных систем, в котором вопросы лазерной кинетики рассматриваются под нетрадиционным углом зрения. Глубоко и вместе с тем вполне доходчиво излагаются аппарат и важнейшие приложения квантовой теории лазера, при это анализируется ряд новейших проблем оптики лазеров: оптическая бистабильность, двухфотонный лазер, устойчивость режима ультракоротких импульсов и др. Может служить учебным пособием. Для студентов вузов и аспирантов физических специальностей, а также для специалистов, работающих в области квантовой электроники и спектроскопии.

Проведен сравнительный модельный анализ возможностей даун-конверсии в терагерцовый (ТГц) диапазон излучения фемтосекундных, полностью твердотельных Ti:Sapphire-лазерных систем и гибридных систем на основе того же типа лазеров с генераторами гармоник на нелинейных кристаллах LBO, снабженных усилителями на молекулах эксимерных газов XeF(C-A) и XeCl(C-A). Установлено, что при охлаждении кристалла до температуры 80 Л коэффициент оптических потерь в диапазоне 0.2-1.5 ЕГц в направлении оси Х линейно падает в 5-6 раз до уровня 0.1-0.2 см-1. Показано, что при современном состоянии разработок использование гибридных лазерных систем в качестве источников накачки позволяет получить преимущество в мощности генерируемых ТГц-импульсов от 3.5 до 20 крат.

Рассмотрены особенности распространения волнового излучения при аксиконной фокусировке и формирование нерасходящихся пучков с профилем поля в виде функций Бесселя Jn(r). В поле лазерного бесселева пучка исследован оптический разряд в газах, жидкостях и на поверхности твердых тел, описаны процессы образования и развития плазменного канала и его структуры. Представлены методы исследования свойств бесселевых пучков и создаваемой ими плазмы. В работе обсуждаются возможные применения бесселевых пучков и демонстрируются решения некоторых прикладных задач. Для студентов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области физической оптики и акустики, формирования и распространения волновых пучков, физики плазмы, лазерной диагностики плазмы и плазмоподобных сред.

Изложены основы лазерной физики и спектроскопии с акцентом на современные направления квантовой электроники - нелинейную, квантовую и нестационарную оптику. Наряду с систематической теорией взаимодействия света и вещества дано описание основных эффектов лазерной оптики- оптическое эхо, сверхизлучение, квантовые биения, поляритонное и параметрическое рассеяние, обращение волнового фронта, группировка фотонов и пр. Для студентов и аспирантов радиофизических и оптических специальностей вузов, а также специалистов, работающих в области квантовой электроники и нелинейной оптики.

Сверхкороткие импульсы электромагнитного излучения, формируемые лазерными источниками, представляют собой интересный физический объект и являются уникальным инструментом для исследования быстропротекающих процессов в физике, химии и биологии. Фемтосекундные лазерные импульсы впервые позволили наблюдать в реальном времени динамику быстропротекающих элементарных молекулярных процессов и получить мгновенные снимки молекул и групп атомов на различных стадиях химических реакций. Для изучения динамики электронной системы внутри атомов, однако, требуются импульсы с длительностью короче одной фемтосекунды — атто-секундные импульсы. Генерация таких импульсов стала возможной на основе нелинейно-оптических взаимодействий высокоинтенсивных сверхкоротких лазерных импульсов лишь в начале XXI века. Анализ новых тенденций в развитии методов нелинейной оптики и спектроскопии, связанных со стремительным прогрессом в области генерации и усиления сверхкоротких импульсов, составляет предмет настоящей книги. Для специалистов, исследователей, инженеров, студентов и аспирантов, работающих и специализирующихся в области оптики и лазерной физики, лиц с общим физическим образованием, интересующихся вопросами нелинейной оптики.

Книга сочетает в себе черты монографии и учебного пособия. Описаны физические свойства кремния, представляющие интерес с точки зрения нелинейной оптики. Изложены основы феноменологического и микроскопического подходов, используемых в теории генерации оптических гармоник в кремнии. Предложена комплексная модель генерации второй гармоники на кремниевых межфазных границах, учитывающая интерференцию различных вкладов в нелинейно-оптический отклик, анизотропию среды, фотогенерацию неравновесных носителей и многое другое. Дан подробный аналитический обзор экспериментальных работ, демонстрирующий как историю развития нелинейной оптики кремния и кремниевых наноструктур, так и ее современное состояние. Для научных сотрудников, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области нелинейной оптики и спектроскопии поверхности, микро- и нанотехнологии кремния.

Вопросы проектирования систем формирования мощного лазерного излучения изложены в двух частях. Первая из них содержит теоретические основы пассивных систем формирования, описание сигналов управления линейными адаптивными системами, методы автоматической союстировки оси мощного лазерного излучения с осью информационного канала, а также методы измерения характеристик мощного лазерного излучения и систем формирования. Во второй части книги рассмотрены вопросы инженерного расчета, проектирования, контроля и технологии изготовления силовых зеркал, являющихся неотъемлемой частью систем формирования мощного лазерного излучения. Для специалистов в области разработки мощных лазерных комплексов. Может быть полезна для студентов и аспирантов, обучающихся по соответствующим направлениям.

Представлены результаты исследования и сравнительного анализа параметров и характеристик параметрических преобразователей частоты среднего ИК-диапазона на основе известных, малораспространенных LiInS2 и HgGa2S4, легированных GaSe:In и новых смешанных нелинейных кристаллов AgGA(1-x)InxSe2, AgGaGeS4 Hg(1-x) и CdxGa2S4. Описаны мобильные лидары-газоанализаторы, снабженные разработанными преобразователями частоты среднего ИК-диапазона, а также результаты мониторинга газовых загрязнений реальной атмосферы в полевых условиях и в условиях промышленных центров.