Лазеры в плазме.

Плазма – диэлектрик

ε = 1 - ­

ω₀ – плазменная частота

ω – частичное излучение электромагнитной волны

ω_н – циклотронная частота

ν_ст – частота столкновение е^- с атомом (зависит от параметров плазмы)

Энергия электромагнитной волны не возвращается

R_л = - радиус Лармора. Зависит от импульса приведенного к единице заряда.

ε – тензор

- вектор смещения

эта формула подходит для случаев, когда магнитное поле влияния не оказывает и частота столкновений намного меньше частоты распространения электромагнитной волны.

Если ω₀ > ω то будут преобладать эффекты поглощения и отражение

- оптическая длина пути

Поглощение начинается с момента ω=ω₀

Взаимодействие электромагнитной волны с электронами

n=1 – 4,46·10-14·ne·λ2

При ω=ω₀ электронная концентрация имеет критическую плотность

[λ] = см [n_e]=см^-3

Тип активной среды	Длина волны λ (мкм)	, см-3
C13FH3	496	1,5·1015
HCN	337	3,3·1015
CH3OH	118	2,6·1016
CO2	10,6	3,3·1018
He-Ne	3,39	3,2·1019
Nd3+ -стекло	1,06	3,3·1020
He-Ne, рубин	0,63	9,3·1020
N2	0,337	3,3·1021

Методы диагностики плазмы

1) Поглощение

Малоинформативный метод, так как через плазму пропускаются всего несколько длин волн. Поглощение мешает диагностике.

2) Отражение

Часть излучения отражается. По времени прохода определяют на какой глубине находится n_e^кр.

3) Отклонение

Имеется прицельный параметр, при котором существует максимальный угол отклонения.

Плазма однородной практически не бывает

Плазма светит в ультрафиолете

Преобразование ультрафиолета в видимый свет. Лампа внутри покрыта люминофором. В медицине плазма применяется для дезинфекции.

Пусть есть некий лазер

Получим изображение, характеризующее градиент плотности.

Методика называется теневая фотография

Метод интерферометрии

Условие интерферометрии – когерентность

Волновой пакет – длина когерентности

Волновой фронт – г.м.т. с одинаковой фазой

Будем получать на экране интерферометрическую картину, если длина достаточно большая.

J ~ A²

E = Acos(ωt)

Складываются напряжённости (A₁+A₂)

J_∑ = (A₁+A₂)²

J_∑ = J₁+J₂+2 Г₁₂ cos(∆φ)

Г₁₂ – функция взаимокогерентности

∆φ – разность фаз

J₁ = J₂ = J

J_∑ = 2J+2J cos(∆φ) = 2J(1+cos∆φ) = 2J∙2cos²( )

J_{∑ max} = 4J J_{∑ min} = 0

K = - коэффициент контрастности интерферометрической картины

K_max=1

Чем больше длина когерентности, тем меньше ширина линий

Источник	lког	Яркость Вт/срад мм2
Лампа накала	0,06	10-3
Ртутная лампа	50	5∙10-6
He-Ne лазер	105	104