Технические науки
Космическое оружие: дилемма безопасности. Автора- А.Г.Арбатов, А.А.Васильев, Е.П.Велихов... Москва, Мир, 1986 |
1.1.4. Лазеры на свободных электронах |
В принципе пучок моноэнергетических электронов представляет собой некоторую аномалию с точки зрения равновесного распределения в фазовом пространстве и обладает поэтому признаками инверсной населенности. Апериодические отклонения пучка электронов приводят к излучению ограниченного числа фотонов (например, тормозное излучение), которые к тому же не обладают когерентностью. Теми же чертами обладает синхро-тронное излучение в магнитном поле. Для получения лазерного эффекта необходим физический механизм, заставляющий электроны пучка колебаться перпендикулярно их основному движению с четко заданной частотой. Такой механизм обеспечивается пропусканием пучка электронов через набор магнитов («магнитную гребенку», или вигглер), создающий переменное по величине и направлению, но постоянное во времени магнитное поле. Основная длина волны индуцированного излучения электронов определяется формулой
(1.35)
где aw – период вигглера, Для возникновения индуцированного излучения необходимо выполнение двух основных условий: вигглер должен иметь достаточную длину (или же находиться внутри резонатора, повышающего эффективный коэффициент усиления); электронный пучок должен иметь достаточную интенсивность и быть как можно более монохроматичным. Лазеры на свободных электронах могут работать как а) усилитель мощности; б) генератор; в) умножитель частоты. В режиме усиления мощности индуцированное излучение возникает, когда через вигглер вдоль пучка электронов направляется лазерный пучок с длиной волны, точно равной При работе в режиме генератора не требуется внешнего лазера; происходит постепенное усиление эффектов, вызываемых флуктуациями плотности электронного пучка. Особый интерес в этом случае представляет режим «сверхсветимости», когда достигается большой коэффициент усиления и за одно прохождение пучка через вигглер выделяется значительная мощность. При этом может оказаться, что характеристики электронного пучка после прохождения ухудшаются настолько, что дальнейшее использование его в лазерной схеме становится невозможным. Задача рекуперации энергии отработанного пучка и использования ее для ускорения очередной партии электронов не представляет особой технической сложности. Это позволяет повысить общий КПД системы. При работе лазера в режиме умножения частоты используется хорошо известный релятивистский эффект умножения частоты при рассеянии света на движущемся навстречу пучке электронов. Длина волны излучения при этом уменьшается в Из формулы (1.35) видно, что наиболее существенный эффект в уменьшение длины волны вносит множитель
обстоятельства и обусловливают перспективность лазеров на свободных электронах. Следует, однако, отметить, что разработка этих лазеров сильно отстает от теоретических исследований. Эксперименты пока что сосредоточены, главным образом, на электронах малых энергий, для которых довольно просто создать ускорители с необходимым качеством пучка. Существующие ускорители электронов (особенно ускорители на высокие энергии с
Наиболее подходящими для этих лазеров представляются линейные ускорители, особенно сильноточные индукционные линейные ускорители с
Угловая расходимость излучения лазера на свободных электронах ограничивается соответствующими оптическими системами. В тех случаях, когда длина волны лазера слишком мала, чтобы можно было применять оптику, угловая расходимость пропорциональна, где d – поперечный размер электронного пучка.
КПД современных лазеров на свободных электронах составляет лишь несколько процентов; выходная мощность таких лазеров тоже еще не очень велика. Возможность размещения в космосе электронного ускорителя с соответствующей энергетической системой пока что рассматривается как маловероятная. Таким образом, лазерам на свободных электронах, если они выйдут на уровень требований ПРО, скорее всего уготовано наземное базирование, как и эксимерным лазерам. Лазеры на свободных электронах обладают квазинепрерывным действием. Наиболее подходящей является, по-видимому, рабочая длина волны 0,5 – 0,6 мкм – как раз посередине окна прозрачности атмосферы. Сравнение наиболее важных характеристик всех рассмотренных выше типов лазеров (с точки зрения СОИ) дано в табл. 1.6. |
Релевантная научная информация:
- Космическое оружие: дилемма безопасности. Автора- А.Г.Арбатов, А.А.Васильев, Е.П.Велихов... Москва, Мир, 1986 - Технические науки
- 1.1. Лазерное оружие - Технические науки
- 1.1.4. Лазеры на свободных электронах - Технические науки
- 1.1.2. Эксимерные лазеры - Технические науки
- 1.4. ЭМИ-оружие - Технические науки
- 6.2. Развитие стратегических ядерных вооружений как мера по сохранению способности к адекватному ответному удару - Технические науки
- ТЕМА 7. Искусство как феномен культуры - Культурология
- 1.1.3. Рентгеновские лазеры с накачкой от ядерного взрыва - Технические науки
- 2.2. Оперативная надежность боевых космический станций - Технические науки
- Использование средств поражения космического эшелона для ударов по воздушным и наземным объектам - Технические науки
- 7.1. Общие военно-политические вопросы, связанные с созданием противоракетной системы - Технические науки
- 1.2. Задачи педагогической науки - Педагогика
- § 3. Ритмы Солнца и энергетика организма - Валеология
- 3. Промышленные узлы - География
- Питирим Сорокин. ПРЕДМЕТ СОЦИОЛОГИИ И ЕЕ ОТНОШЕНИЕ К ДРУГИМ НАУКАМ* - Социология
- ЯВЛЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАК КОЛЛЕКТИВНОЕ ЕДИНСТВО* - Социология
- Никлас Луман. «ЧТО ПРОИСХОДИТ?» И «ЧТО ЗА ЭТИМ КРОЕТСЯ?». ДВЕ СОЦИОЛОГИИ И ТЕОРИЯ ОБЩЕСТВА* - Социология
- ТЕМА 8. Религия и наука в контексте культуры - Культурология
- Культура и цивилизация - Культурология
- Богуславский М. М. Международное частное право: Учебник.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Междунар. отношения, 1994.— 416 с. - Международное частное право