Настоящая книга посвящена физике процессов в лазерах. Рассмотрены три группы вопросов: способы получения инвертированных активных сред, формирование поля излучения в резонаторе, динамика процессов в лазерах. Отражены современные направления в развитии лазеров: лазеры на красителях, на сжатых газах, на рекомбинирующей плазме; неустойчивые резонаторы; синхронизация продольных и поперечных мод и др. Дано систематизированное рассмотрение методов, используемых в теории лазеров, различных подходов и приближений. В данное издание добавлена вступительная популярная статья «Что такое лазер и чем замечательно лазерное излучение». Предназначается для научных работников и инженеров, работающих в области лазерной техники, а также преподавателей и студентов вузов.

Четвертый том курса физики, широко известного у нас в стране и за рубежом. Книга написана на основе лекций, которые в течение ряда лет читались автором студентам Московского физико-технического института. Основное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий оптики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи. Для студентов физических и математических факультетов университетов, физико-технических и инженерно-физических институтов, а также вузов, где физика является основной дисциплиной.

В сборнике представлены теоретические и экспериментальные исследования методов повышения мощности и КПД генераторов и усилителей с релятивистскими электронными пучками (включая мазеры и лазеры на свободных электронах) в диапазоне волн от сантиметрового до ультрафиолетового. Обсуждаются приложения релятивистских электронных СВЧ-источников для создания газовых лазеров и новых разновидностей ускорителей заряженных частиц.Книга предназначена для физиков - специалистов по высокочастотной электронике и по ускорительной технике, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

Сборник посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям мощных релятивистских электронных СВЧ-генераторов, в том числе мазеров и лазеров на свободных электронах. В сборнике нашли также отражение исследования взаимодействия электромагнитных волн с релятивистскими электронными пучками в системах с плазменным заполнением.Книга предназначена для физиков - специалистов по высокочастотной электронике и по ускорительной технике, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

В книге рассмотрены современные теоретические методы фемтосекундной оптики, излагаются физические принципы функционирования фемтосекундных лазеров с длительностью импульсов излучения порядка 10~13-10~14 секунды, а также применения таких лазеров для изучения быстропротекающих и случайных процессов в аморфных средах при высоких температурах, для поиска перспективных носителей информации оптических процессоров и хладагентов твердотельных оптических рефрижераторов, для использования фемтосекундных импульсов в устройствах квантового счета. Значительное место уделяется основам фемтосекундной эхо-спектроскопии неупорядоченных молекулярных твердотельных сред. Для специалистов в области когерентной и квантовой оптики. Может служить учебным пособием для чтения лекций по одноименному курсу студентам, магистрантам и аспирантам физических факультетов государственных университетов и технических вузов, специализирующихся в подготовке специалистов по современным лазерным и информационным технологиям.

Монография посвящена новому направлению в современной оптике и микроэлектронике, связанному с изучением фотонных кристаллов - структурно упорядоченных сред с масштабом периодичности, соразмерным длине волны электромагнитного излучения. Представлены результаты исследований коллектива авторов, выполненных в рамках интеграционного проекта СО РАН в 2006-2008 гг. Объектами теоретических и экспериментальных исследований явились различные фотонно-кристаллические структуры (опалы, мультислойные среды, упорядоченные микрокомпозиты и наноколлоиды, микрополосковые структуры), материалов и технологии для их формирования, методы управления оптическими и диэлектрическими свойствами. Книга предназначена специалистам по оптике, лазерной технике, спектроскопии конденсированных сред, материаловедению, нанофотонике, СВЧ-электронике, а также преподавателям и аспирантам соответствующих специальностей.

Рассматриваются основные принципы расчета и конструирования твердотельных импульсных оптических квантовых генераторов на современном уровне лазерного приборостроения. Излагаются методы расчета элементов, схем и узлов, необходимые при разработке оптических квантовых генераторов. Приводятся данные по различным оптическим. радиоэлектронным и теплотехническим элементам. Большое место уделяется рассмотрению схем и конструкций основных оптико-механических, радиоэлектронных и теплотехнических узлов оптических квантовых генераторов. Сообщаются сведения по выпускаемым промышленностью приборам. Значительная часть приборов и схем описывается впервые.Книга ориентирована на широкий круг специалистов. занимающихся разработкой, конструированием и применением оптических квантовых генераторов. Она может быть полезна научным работникам, преподавателям и студентам вузов.

В настоящей книге представлена копия докторской диссертации автора, защищенной в 1966 году в Томском политехническом институте. В этой диссертации описаны первые эксперименты, которые привели к открытию взрывной электронной эмиссии с катода. Дано описание явления интенсивной эмиссии электронов из тройных точек металл-диэлектрик-вакуум. Дано описание открытого автором явления многоэлектронного инициирования разряда в газах высокого давления, которое позднее было использовано для накачки мощных газовых лазеров. Одним из важнейших итогов этих исследований является также создание новых направлений в технической физике - сильноточной электроники и импульсной электрофизики. В рамках этих направлений созданы генераторы мощных наносекундных импульсов электрической энергии, предложены новые устройства, активные элементы импульсных генераторов (коммутаторы, обострители, вентили и т. д.) на основе новых явлений, открытых автором при создании вакуумных, газоразрядных и магнитных приборов. Хотя ряд исследований этой диссертации был опубликован в статьях и книгах автора, многие разделы актуальны до сих пор. Книга будет полезна тем, кто занимается проблемами физики плазмы, газового и вакуумного разрядов, ускорительной техникой, техникой высоких напряжений, лазерной техникой, СВЧ-электроникой большой мощности и т. д.

Сборник содержит доклады российских ученых, представленные на X Хариторовских тематических научных чтениях "Мощные лазеры и исследования физики высоких плотностей энергии" (г. Саров, 11-14 марта 2008 г.), посвященных памяти выдающегося ученого ХХ века, академика АН СССР Юлия Борисовича Харитона, основателя и с 1946 по 1997 г. научного руководителя Российского федерального ядерного центра Всероссийского НИИ экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ).Тематика чтений касается исследований в быстро развивающейся области науки и техники со все расширяющейся областью применений. Современное состояние лазерной науки и техники характеризуется созданием лазеров со все большими энергиями и мощностями, продвижение ко все более высоким интенсивностям лазерного облучения и ко все более коротким длительностям генерируемых лазерных импульсов, новыми применениями лазеров для решения научных, технологических, медицинских и других задач. Задачи, стоящие перед специалистами лазерной отрасли, требуют развития современных прецизионных технологий, методов измерения и диагностики. Необходимо также совершенствование и углубление теоретических моделей и методов компьютерного моделирования, опирающихся на результаты экспериментальных исследований.Материалы размещены в соответствии с тематикой четырех направлений (секций) конференции: физика лазерной плазмы; газовые лазеры; твердотельные лазеры; мощные лазеры со сверхкороткой длительностью импульса. Доклады участников конферении отражают современное состояние исследований по указанным направлениям. В секции "Физика лазерной плазмы" были представлены также доклады по взаимодействию лазерного излучения с веществом при интенсивностях, не приводящих к образованию плазмы. Ряд докладов этой секции был посвящен исследованиям в области инерционного термоядерного синтеза.Сборник представляет интерес для научных работников и инженеров, работающих в области создания мощных лазеров и их применений для исследований по физике высоких плотностей энергии.

В книге изложены избранные методы экспериментальной физики, созданные на основе вакуумных СВЧ-, газоразрядных лазеров и приборов отпаянного типа для защиты окружающей природной среды и человека: показана исключительная роль методологии разработки отпаянного прибора, когда эмиттирующий заряженные частицы источник (катод, электрод), размещенный внутри его полости, есть основной элемент единой замкнутой системы; приведены особенности использования такой системы в устройствах обеспечения жизнедеятельности и сохранения здоровья человека. Для бакалавров, магистров и аспирантов, научных работников и специалистов, работающих в сфере прикладной физики для техносферной безопасности.

Книга посвящена полупроводниковым лазерам - эффективным и компактным источникам когерентного излучения, имеющим перспективы широкого практического применения. Основное место в книге уделяется инжекционным лазерам и лазерам с возбуждением быстрыми электронами. Во Введении дается краткий обзор характеристик и сводка полупроводниковых материалов, используемых в лазерах. Первая часть книги содержит анализ механизма излучательной рекомбинации в кристаллах полупроводниковых соединений, некоторых вопросов динамики и основных характеристик полупроводниковых лазеров инжекционного типа. Рассмотрены физические процессы, сопровождающие работу лазера, а также проблемы, возникающие при их практическом применении. Во второй части книги рассматриваются теоретические вопросы и практические применения лазеров с электронными возбуждением; описаны процессы взаимодействия быстрых электронов с кристаллом, образование избыточных носителей тока, процессы взаимодействия когерентного излучения с активной средой в лазерах этого типа при различной геометрии резонатора и пучка, тепловые режимы, динамика генерации и практическое применение лазеров с электронным возбуждением.

Книга, которую Вы взяли в руки — редкий сплав добротного изложения основ современной физики и ее истории. История науки предстает здесь в неразрывной связи драмы идей в познании природы и судеб конкретных людей. Все эти выдающиеся исследователи были захвачены в круговорот жестокой истории XX века, которой в книге уделено немало страниц. Автору удалось совместить рассказы о жизненном пути замечательных личностей с пристальным, шаг за шагом, анализом гипотез, теории и эксперимента. Для широкого круга читателей, интересующихся современной физикой.

В монографии представлены результаты исследования лазеров на парах металлов и их соединений с высокими частотами следования импульсов генерации. Рассмотрены основные схемы накачки и конструкции активных элементов лазеров на парах металлов. Проводится анализ физических процессов в плазме лазера, ограничивающих его частотные и энергетические характеристики. Большое внимание уделяется влиянию активных примесей на работу лазеров на парах металлов и их выходные характеристики. Рассмотрены некоторые перспективные приложения лазеров на парах металлов с высокими частотами следования импульсов. Предназначена для специалистов в области физики и техники лазеров, газового разряда, лазерных технологий, а также студентов и аспирантов вузов по физическим и техническим специальностям.

Книга посвящена проблеме получения лазерного излучения в виде ультракоротких импульсов, длительность которых приближается к периоду световой волны, т.е. составляет несколько фемтосекунд. Это одно из важнейших и актуальных направлений современной лазерной физики. Изложена краткая история исследований, приведших к созданию лазеров фемтосекундных импульсов. Обсуждаются принципы работы лазеров, позволяющих генерировать импульсы фемтосекундной длительности и усиливать их мощность вплоть до петаваттного уровня. Показано, как измеряются длительности столь коротких лазерных импульсов. Описаны конкретные системы лазеров. Рассматриваются некоторые наиболее яркие применения в области научных исследований, в технике и медицине, основанные как на предельно короткой длительности лазерных импульсов, так и на сверхвысокой интенсивности лазерного излучения. В частности, рассматривается новейшее применение фемтосекундных лазеров — прецизионное измерение оптических частот и возможность создания сверхточных и компактных оптических часов на этой основе. Книга предназначена студентам и аспирантам, изучающим лазерную физику, а также специалистам, работающим в этой области.

Методом МБР изучены упругие и фотоупругие свойства и рэлеевское рассеяние ряда оптических и лазерных стекол, обнаружена связь рэлеевского рассеяния и эффективности межионных взаимодействий в стеклах, исследованы потери и поляризация света в световодах. Исследованы частотная и температурная зависимости порогов лазерного разрушения щелочногалоидных кристаллов. Разработана методика и проведены исследования обьемного лазерного разрушения ряда полупроводников, непрозрачных в видимой области спектра. Книга предназначена для специалистов в области квантовой электроники, волоконно-оптической связи, физики твердого тела и молекулярной оптики.

В книге рассмотрены способы создания активных сред лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов, а также различные методы их возбуждения. Большое внимание уделено описанию конструктивных особенностей лазерных трубок, работающих при высоких температурах. Приводятся обширные данные по экспериментальным системам и подробно излагаются результаты как теоретических, так и экспериментальных исследований и разработок. Обсуждаются основные физические процессы, ответственные за создание инверсной заселенности в лазерах на парах металлов, а также в смесях. Особое место в книге занимает рассмотрение параметров плазмы и характеристик разряда, анализируется их взаимосвязь с энергетическими, временными и другими параметрами лазерного излучения. Книга адресована научным сотрудникам, инженерам, аспирантам и студентам высших учебных заведений.

Приведены результаты исследований рекомбинационных и радиационных явлений в полупроводниковых лазерах с накачкой импульсными пучками электронов с энергией ниже и выше порога дефектообразования. В отличие от инжекционных в этих лазерах возбуждаются большие объемы активной среды. Это позволило исследовать все возможные типы лазерных переходов, используя материалы с различными свойствами, в том числе недоступные для инжекционных лазеров, обнаружить новые явления, создать мощные лазеры, конкурирующие с твердотельными. Рассмотрены известные соединения АШВ и AnBVI, а также новые трех- и четырехкомпонентные «идеальные» твердые растворы. В условиях интенсивного возбуждения обнаружено новое явление — атермический импульсный отжиг, в результате которого улучшаются объемные и поверхностные свойства активных сред. Описаны деградационные явления и спектрально-временные характеристики излучения с разрешением до 10~" с. Рассмотрены возможные физические модели этих явлений. Материалы монографии автор использует при чтении лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Изложенный в книге материал ранее в других монографиях не обсуждался. Для студентов старших курсов, аспирантов, научных сотрудников, работающих в области квантовой электроники.

В книге изложены методы диагностики энергетических и пространственно-временных характеристик излучения мощных лазеров ИК-диапазона, разработанные в ИЛФИ в рамках первой государственной программы исследований по лазерной тематике в 1965-1975 гг. Описан измерительный комплекс аппаратуры с уникальными параметрами, который не имеет аналогов в стране и не известен в открытой литературе. Познавательный интерес представляет раздел, описывающий взаимодействие с соисполнителями совместных работ из сторонних организаций по разработке приборов с уникальными характеристиками. Книга рассчитана на студентов, аспирантов, инженеров и научных сотрудников, занимающихся разработкой и применением мощных лазеров в различных областях науки и техники.