Курс «Введение в физику лазеров» читается студентам четвертого курса физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова в 7 семестре.

Курс представляет собой систематическое изложение физических основ и принципов действия лазеров. В рамках курса последовательно рассматриваются основные аспекты описания электромагнитного излучения (переход к уравнению Гельмгольца и понятию мод), вещества (переход к уравнению Лиувилля, балансным и скоростным уравнениям), их взаимодействий (спонтанные и индуцированные процессы в многоуровневых системах), а также ряд стандартных приближений (дипольное и резонансное приближения, быстрая фазовая релаксация). Анализируются условия усиления и генерации (активные среды, системы накачки, резонаторы) и способы реализации различных режимов работы (непрерывная генерация, модуляция добротности, синхронизация мод), а также основные характеристики выходного излучения. Особенностью курса является стремление отследить границы применимости различных подходов к описанию рассматриваемых явлений. 

Список всех тем лекций

Лекция 1. Двухуровневые системы. Лазер.
Фемтосекундные импульсы Режимы генерации О курсе Историческое введение Усиление оптического сигнала Равновесные системы Появление и развитие лазера Среды для генерации Создание основных лазерных сред Лазер Направленность Устройство генератора сигналов

Лекция 2. Принцип работы лазера.
Повторение - принцип работы генератора Принцип его работы Время жизни фотона в резонаторе Режимы генерации Накачка (для двухуровневой схемы) Трехуровневая схема Четырехуровневая схема

Лекция 3. Метод медленно меняющихся амплитуд.
Повторение пройденного ранее Матрица плотности Резонансное приближение Приближения, допускающие использование скоростных уравнений

Лекция 4. Оптический резонатор.
Повторение Оптический резонатор Параметры пучка, радиус кривизны Задача о фокусировке пучка линзой Поиск мод резонатора Расходимость

Лекция 5. Одномодовая генерация.
Дифракционная расходимость Одномодовая генерация Математическое описание мод Метод ABCD-матриц ABCD-матрица для тонкой линзы ABCD-матрица призмы (и почему она не получится) Организация резонанса Плоский резонатор с линзой Моды лазера Обобщенный сферический резонатор

Лекция 6. Сферический резонатор.
Сферический резонатор и его диаграмма устойчивости Селекция моды Смещение перетяжки относительно фокальной плоскости Учет конечности поперечных размеров резонатора Примеры Количество продольных мод в резонаторе Спектральное уширение Неоднородное уширение Лазеры и среды

Лекция 7. Эталон Фабри-Перо.
Эталон Фабри-Перо Практическое применение Другие инструменты селекции мод Появление линейной поляризации в лазере

Лекция 8. Описание лазера.
Описание лазера в рамках простейшей модели Иттрий-алюминиевый гранат (четырехуровневая схема)

Лекция 9. Импульсная генерация.
Оптимизация резонатора Расчет для рубинового лазера Импульсная генерация Модуляция добротности Лазеры с пассивной модуляцией добротности

Лекция 10. Акустооптические модуляторы.
Акустооптические модуляторы Математическое обоснование метода Метод синхронизации мод Использование электрооптических ячеек Современные методы - система Сезам

Лекция 11. Типы лазеров.
Типы лазеров