Файл: Троицкий Ю.В. Оптические квантовые генераторы.pdf

добавки (редкоземельные элементы и т. щ) и подкачать световоды светом извне, то свет лазера, распространяясь по волокну, будет усиливаться. На основе волоконных усилителей и малогабаритных полупроводниковых опти­ ческих генераторов уже сейчас может быть сделано большинство логических элементов для «оптических» вы­ числительных машин — схема сложения сигналов, ячей­ ка памяти и т. д. Главное преимущество таких вычисли­ тельных машин перед электронными будет в огромной скорости счета (многие миллионы операций в секунду).

Оптические генераторы могут использоваться в мет­ рологии. Ранее методика измерения длин с точностью до долей микрона, основанная на интерференционных явле­ ниях, была крайне сложной и ограничивалась измерени­ ем длин не более метра.

Известно, что эталоном длины в настоящее время принято считать длину волны оранжевой линии, излучае­ мой изотопом криптона с массой 86. В метре эта длина волны укладывается 1650763,73 раза. Установив в интер­ ферометре криптоновую лампу, можно измерять длину образцов с высокой степенью точности. Однако из-за не­ достаточной когерентности криптоновой лампы измере­ ние длины порядка метра и больше наталкивается на серьезные трудности. Если же использовать в качестве источника газовый лазер, то эти трудности легко преодо­ леть, так как когерентность в этом случае достаточна для получения интерференционной картины и измерения с большой точностью расстояний до сотен метров. Методи­ ка же измерения длины будет со временем упрощена.

На рис. 11 показана одна из схем измерения длины газовым О К Г. Зеркала 1 и 2 и находящаяся между ними разрядная трубка 4 с газом составляют лазер. Луч, вы­ ходящий через зеркало 2, идет на добавочное зеркало 3,

41

светом расстояния до добавочного зеркала и обратно. Если зеркало 3 передвигается, то фаза отражения и мощ­ ность лазера будут соответственно меняться. Эта мощ­ ность измеряется фотоэлементом 5. Периодичность изме­

рения фазы и мощности генератора равна — . например,

<5

<5

3

Рис. 11.

сдвиг зеркала 3 на десять длин волн заставит выходную мощность двадцать раз достигать максимума и двадцать раз снижаться до минимума. Если с фотоэлементом свя­ зать счетчик периодов, то мы сможем точно зарегистри­ ровать— на сколько длин волн передвинулось зеркало 3. что и требуется. Так можно измерять длины в несколь­ ко метров с точностью до долей микрона.

Применения лазеров могут быть самыми неожидан­ ными. Было предложено использовать газовый лазер для измерения очень малых угловых скоростей — для тех же целей, что и широко употребляемые сейчас гироскопы. Такой «лазерный гироскоп» изображен на рис. 12. Резо­ натор этого прибора состоит не из двух зеркал, а из че­ тырех: 1, 2, 3, 4. Они направляют луч света по замкнуто­ му пути — по квадрату. Между зеркалами находятся разрядные трубки со смесью гелия и неона: 6, 7, 8, 9.

В этой системе генерируются световые волны двух ти­ пов. Одна волна распространяется в направлении движе­ ния часовой стрелки, другая против. Обе эти волны не­ зависимы и имеют равные частоты. Однако положение

42

меняется, если всю эту систему привести во вращение. Если направление вращения будет таким, как показано на рис. 12, то волна, бегущая по часовой стрелке, будет иметь более низкую частоту, чем без вращения. Луч све­ та и резонатор вращаются в одном направлении, и пока

свет обходит квадрат, зеркала за это время сдвигаются в том же направлении; получается так, словно длина резо­ натора слегка увеличивается. Это приводит к небольшо­ му увеличению генерируемой длины волны. Вторая вол* на, бегущая в противоположном направлении, укорачива­ ет свою длину.

43