Провал Лэмба

Провал Лэмба — явление резонансного падения выходной мощности газового лазера в центре линии усиления. Впервые был предсказан Уиллисом Лэмбом в 1963 году.

Теория

Усиление в лазерах происходит путём взаимодействия световых лучей с молекулами активной среды, которые характеризуются собственной линией поглощения с центром на частоте <math>\omega_0</math>, соответствующая максимуму усиления. Однако, линия усиления газового лазера испытывает уширение вследствие допплеровского эффекта: так как молекулы газа пребывают в движении, для фотонов линия поглощения оказывается сдвинутой на величину, зависящую от скорости молекул.

Внутри лазерного резонатора световое излучение распространяется в обоих направлениях. При этом, молекула, обладающая некоторой скоростью <math>v_0</math>, может взаимодействовать как с встречным фотоном, для которого резонансный переход будет смещен в область более высоких частот, так и с догоняющим, для которого резонансный переход сдвигается к более низким частотам. Наиболее эффективное взаимодействие молекулы и фотона будет в том случае, когда частота фотона и смещенного резонансного перехода совпадут. В результате, молекулы, имеющие нулевую проекцию скорости на ось резонатора (и несмещённую линию поглощения), будут эффективно взаимодействовать с фотонами частоты <math>\omega_0</math>, распространяющимися в обоих направлениях и их общий вклад в выходное излучение лазера уменьшится. Это будет наблюдаться как падение мощности излучения на центральной частоте <math>\omega_0</math> и появление двух максимумов линии усиления, расположенных симметрично по отношению к <math>\omega_0</math>. В общем случае положение Лэмбовского провала может не совпадать с центром линии усиления.

Экспериментально провал Лэмба наблюдался в 1963 году У. Лэмбом, У. Беннетом и Р. Макфарлейном.

Обратный провал Лэмба

В резонатор можно поместить кювету с поглощающим газом, насыщение которого приведет к усилению выходной мощности в центре провала Лэмба. Это явление, открытое Полем Ли и М. Скольником, получило название обратного лэмбовского провала и нашло применение в методах сужения линии лазерной генерации.

Литература

• Шавлов А. Л. [ufn.ru/ru/articles/1982/10/b/ Спектроскопия в новом свете] (рус.) // УФН. — 1982. — Т. 138. — С. 205—222. — DOI:10.3367/UFNr.0138.198210b.0205.
• Шуберт М., Вильгельми Б. Введение в нелинейную оптику = Einführung In Die Nichtlineare Optic / Пер. М. А. Ковнера. — М.: Мир, 1979. — Т. 2. — С. 312—314. — 511 с. — 6800 экз.

Отрывок, характеризующий Провал Лэмба

Наполеон улыбнулся и, рассеянно подняв голову, оглянулся направо. Адъютант плывущим шагом подошел с золотой табакеркой и подставил ее. Наполеон взял ее.
– Да, хорошо случилось для вас, – сказал он, приставляя раскрытую табакерку к носу, – вы любите путешествовать, через три дня вы увидите Москву. Вы, верно, не ждали увидать азиатскую столицу. Вы сделаете приятное путешествие.
Боссе поклонился с благодарностью за эту внимательность к его (неизвестной ему до сей поры) склонности путешествовать.
– А! это что? – сказал Наполеон, заметив, что все придворные смотрели на что то, покрытое покрывалом. Боссе с придворной ловкостью, не показывая спины, сделал вполуоборот два шага назад и в одно и то же время сдернул покрывало и проговорил:
– Подарок вашему величеству от императрицы.
Это был яркими красками написанный Жераром портрет мальчика, рожденного от Наполеона и дочери австрийского императора, которого почему то все называли королем Рима.
Весьма красивый курчавый мальчик, со взглядом, похожим на взгляд Христа в Сикстинской мадонне, изображен был играющим в бильбоке. Шар представлял земной шар, а палочка в другой руке изображала скипетр.
Хотя и не совсем ясно было, что именно хотел выразить живописец, представив так называемого короля Рима протыкающим земной шар палочкой, но аллегория эта, так же как и всем видевшим картину в Париже, так и Наполеону, очевидно, показалась ясною и весьма понравилась.
– Roi de Rome, [Римский король.] – сказал он, грациозным жестом руки указывая на портрет. – Admirable! [Чудесно!] – С свойственной итальянцам способностью изменять произвольно выражение лица, он подошел к портрету и сделал вид задумчивой нежности. Он чувствовал, что то, что он скажет и сделает теперь, – есть история. И ему казалось, что лучшее, что он может сделать теперь, – это то, чтобы он с своим величием, вследствие которого сын его в бильбоке играл земным шаром, чтобы он выказал, в противоположность этого величия, самую простую отеческую нежность. Глаза его отуманились, он подвинулся, оглянулся на стул (стул подскочил под него) и сел на него против портрета. Один жест его – и все на цыпочках вышли, предоставляя самому себе и его чувству великого человека.
Посидев несколько времени и дотронувшись, сам не зная для чего, рукой до шероховатости блика портрета, он встал и опять позвал Боссе и дежурного. Он приказал вынести портрет перед палатку, с тем, чтобы не лишить старую гвардию, стоявшую около его палатки, счастья видеть римского короля, сына и наследника их обожаемого государя.
Как он и ожидал, в то время как он завтракал с господином Боссе, удостоившимся этой чести, перед палаткой слышались восторженные клики сбежавшихся к портрету офицеров и солдат старой гвардии.