Страница 130 из 161
Рис. 56. Схема гелий-неонового лазера, построенного Джаваном, Беннеттом и Хериоттом
В 1960 г. Джаван, Беннетт и Хериотт наконец испытали свой лазер. Сначала они пытались осуществить электрический разряд в кварцевой трубке, содержащей газовую смесь, с помощью мощного магнетрона, но трубка плавилась. Пришлось переделать аппаратуру и внести изменения. 12 декабря 1960 г. они стали работать с новой трубкой и организацией разряда. Они пытались настроить зеркала, чтобы получить лазерную генерацию, но безуспешно. Затем, в полдень, Хериотт увидел сигнал: Я, как обычно, поворачивал микрометрические винты одного из зеркал, когда, внезапно, появился сигнал на осциллографе. Мы настроили монохроматор и зарегистрировали пик сигнала на длине волны 1,153 мкм, т.е. на ожидаемой длине волны. Родился первый лазер, использующий газ в качестве активной среды, и работающий в непрерывном режиме! Его излучение было в ближнем �К-диапазоне и поэтому невидимое глазом. Для регистрации требовался подходящий приемник, связанный с осциллографом.
Рђ шестью месяцами ранее, техник РРґ Баллик, помогавший РІ работе, позднее получивший степень РІ Оксфордском Университете Рё преподававший РІ Канаде, РєСѓРїРёР» бутылку РІРёРЅР° столетней давности. РћРЅР° предназначалась для торжественного момента РїРѕ случаю работы лазера. РљРѕРіРґР°, наконец, эксперименты РїРѕ созданию лазера привели Рє успеху, через несколько дней Джаван РїРѕР·РІРѕРЅРёР» главе Bell Labs Рё пригласил его обмыть событие столетним РІРёРЅРѕРј. РўРѕС‚ страшно обрадовался, РЅРѕ потом воскликнул: Черт, Али. РЈ нас проблема!. Рто произошло СЃ утра, Джаван, так Рё РЅРµ РїРѕРЅСЏР» РІ чем проблема. РќРѕ РІ полдень РїРѕ лаборатории был распространен циркуляр, уточняющий предыдущий, выпущенный несколькими месяцами ранее, Рё запрещающий распитие алкоголя РЅР° территории научного центра. Уточнение запрещало распивать любой алкоголь, возраст которого РЅРµ достиг 100 лет. После этого РѕРЅРё подняли бокалы Р·Р° успех, РЅРµ нарушив правила!
Первый лазер работал на переходе с длиной волны 1,15 мкм, ближнем �К-диапазоне. Джаван использовал зеркала, которые имели максимальное отражение на этой длине волны, которая соответствует одному из возможных переходов неона. Он знал, что были и другие возможные длины волн. Он выбрал эту длину волны, поскольку его исследования показали, что на ней можно ожидать наибольшее усиление. Чтобы использовать переходы в видимой области, требовалась трубка с таким малым диаметром, что невозможно было настроить плоские зеркала, которые в то время использовались для резонатора ФабриПеро.
Р’ лазере Джавана разрядная трубка содержала неон Рё гелий РїСЂРё давлении 0,1 Рё 1 торр соответственно (1 торр почти тысячная часть давления РІ РѕРґРЅСѓ атмосферу). РўСЂСѓР±РєР° РёР· плавленого кварца имела длину 80 СЃРј Рё диаметр 1,5 СЃРј. РќР° каждом конце была металлическая полость, РІ которых располагались плоские зеркала СЃ высоким отражением. Р�спользовались РіРёР±РєРёРµ рукава (сильфоны), позволяющие микрометрическими винтами настраивать (путем прецизионных наклонов) зеркала ФабриПеро. Рто позволяло обеспечить параллельность СЃ точностью РґРѕ 6 угловых секунд. РќР° концах располагались плоские стеклянные РѕРєРЅР° СЃ поверхностями, отполированными СЃ точностью, лучшей 100 Рђ. РћРЅРё позволяли выпускать пучок излучения без искажений. Рлектрический разряд возбуждался СЃ помощью внешних электродов, используя генератор РЅР° 28 МГц СЃ мощностью 50 Р’С‚. Зеркала СЃ высоким отражением получались напылением 13 слоев диэлектрических материалов (MgF2, ZnS). Р’ области между 1,1 Рё 1,2 РјРєРј коэффициент отражения был 98,9%. Лазер работал РІ непрерывном режиме Рё был первым лазером этого типа.
Следуя примеру Hughes, исследовательский центр Bell Labs также устроил публичную демонстрацию гелий-неонового лазера 14 декабря 1960 г. Чтобы продемонстрировать возможную важность для коммуникаций, была организована передача телефонного разговора, используя пучок лазерного излучения, который модулировался телефонным сигналом.
Ртот лазер стали называть He-Ne-лазером, используя химические символы его компонент для названия. РћРЅ был представлен прессе 31 января 1961 Рі. Работа, описывающая его, была опубликована 30 декабря 1960 Рі. РІ Physical Review Letters.
Р’ то время, РєРѕРіРґР° Джаван РїСЂРѕРІРѕРґРёР» эксперименты весной 1960 Рі., РґРІР° исследователя Bell Labs, Рђ. Фокс Рё Рў. Ли, стали изучать РІРѕРїСЂРѕСЃ, какие РјРѕРґС‹ существуют РІ резонаторе ФабриПеро. Дело РІ том, что резонатор ФабриПеро сильно отличается РѕС‚ микроволновых резонаторов РІ РІРёРґРµ замкнутых полостей. РћРЅРё определили РІРёРґ этих РјРѕРґ, Рё РёС… результат РїРѕР±СѓРґРёР» РґСЂСѓРіРёС… исследователей Bell Labs, Гэри Р”. Бонда, Джеймса Гордона Рё Хервига Когельника, найти аналитические решения РІ случае зеркал сферической формы. Важность изучения оптических резонаторов для развития газовых лазеров нельзя недооценивать. До того как были получены эти результаты, газовый лазер был, РІ лучшем случае, маргинальным устройством, генерация которого РІ сильнейшей степени зависела РѕС‚ юстировки концевых зеркал. Теоретические исследования резонаторов СЃРѕ сферическими зеркалами показали, что РјРѕРіСѓС‚ быть конфигурации, относительно слабо зависящие РѕС‚ юстировки зеркал, Р° внутренние потери РІ резонаторе РјРѕРіСѓС‚ быть меньшими, чем РІ резонаторе СЃ плоскими зеркалами. Рто позволяет использовать активные среды СЃРѕ значительно меньшими, чем думали раньше, усилениями. РћС‚ резонатора СЃ плоскими зеркалами практически отказались, Рё РІСЃРµ открытия новых газовых лазеров делались СЃ помощью резонаторов СЃРѕ сферическими зеркалами.