Page 54 - 6378

напрямку, строго паралельному осі симетрії. Фотони, випромінені в усіх інших напрямках,

вийдуть замежі активного середовища (рис. 22б, г), не зазнавши підсилення. Тому спонтанне

випромінювання під час генерації не матиме суттєвого впливу на загальний процес
формування потоку фотонів. Механізми накачки можуть бути різноманітними. Наприклад, у

пристроях, де активною речовиною є рубін (мінерал на основі оксиду алюмінію з
2 3
домішкою оксиду хрому ), застосовують так звану оптичну накачку, у якій інверсна
2 3
населеність досягається освітленням активної речовини зовнішнім джерелом світла

(ксеноновою лампою). У напівпровідникових лазерах накачка відбувається за рахунок
проходження струму через контакт напівпровідників з різним типом провідності.

Оскільки процес резонансного підсилення потоку квантів світла потребує певного
часу, необхідно щоб середній час перебування атома у збудженому стані був меншим за час

процесу підсилення. Якщо накачка оптична, то для цього використовується трирівнева
схема з так званим метастабільним станом (рис. 22г). У метастабільному стані атом може

знаходитися порівняно довго (~10 с). Завдяки процесу накачки атоми переходять
–3
спочатку до збудженого стану з енергією , середній час перебування на якому дуже малий

(~10 с). Внаслідок розширення ∆ рівня атоми можуть переходити на нього під час
–8

поглинання фотонів, частоти яких лежать у інтервалі (; + ∆), де = /: ∆ = ∆ /

. Це дозволяє збільшити населеність цього рівня. Зі стану спонтанним чином атом може

перейти як у стан з енергією , так і у стан з енергією . Однак ймовірність переходу у

стан набагато більша, тому домінуватимуть саме переходи → . Надлишок енергії

при цьому віддається активній речовині лазера, що зумовлює необхідність її примусового
охолодження. В результаті в метастабільному стані перебуватиме більша частина атомів,

ніж у стані , тобто матиме місце інверсна населеність рівнів. Якщо під час спонтанного

переходу з метастабільного стану до стану випромінюється фотон, паралельний до

осі симетрії лазера, він розпочинає лавиноподібний процес випромінювання когерентних
фотонів за рахунок індукованих переходів → .

42.9. Фізика та властивості рідких кристалів. Твіст- та супертвіст-ефект в

кристалах. Рідкий кристал – це фазовий стан, в який переходять деякі речовини за певних
умов (температура, тиск, концентрація в розчині). Для рідких кристалів характерні

одночасно властивості як рідин (плинність), так і кристалів (анізотропія). За структурою
рідкі кристали це в’язкі рідини, які складаються з молекул витягнутої або дископодібної

форми, певним чином впорядкованих в усьому об’ємі цієї рідини. Найбільш характерною
властивістю рідких кристалів є їх здатність змінювати орієнтацію молекул під дією

електричних і магнітних полів.