Проклятые вопросы

Подобная рябь возникнет и в том случае, когда стенки кастрюльки идеально круглые, но на её дне имеются бугры и впадины, а слой воды так тонок, что наиболее высокие бугры едва покрыты водой. Даже если камешек падает точно в центре, круги будут деформированы уже при первом проходе. Так действует зависимость скорости распространения волны от глубины воды. При следующих проходах отличие фронта волны от круговой симметрии будет всё более возрастать.

Заметив это, естественно приходишь к вопросу: можно ли сделать так, чтобы и в кастрюльке с деформированным дном волны собирались в её центре?

Этот вопрос наверное не возник бы или оказался забытым, если бы речь шла только о волнах в кастрюльке.

Иное дело, когда речь идёт о световых волнах, особенно о волнах, испускаемых лазером.

Излучение лазера обладает большой упорядоченностью. Особенно упорядочены лучи газовых лазеров. Причина — высокая однородность газов по сравнению с твёрдым телом, например со стеклом или кристаллом. Чем однороднее рабочее вещество лазера, тем меньше расходится световой пучок, тем меньше разброс длин волн, излучаемых лазером. Тем легче собрать излучение лазера в маленькое пятнышко. А это бывает необходимо во многих случаях применения лазеров. Тем меньше ослабевает интенсивность лазерного излучения с увеличением расстояния. Это особенно важно при применении лазерных маяков в навигации или лазерных нивелиров в геодезии и при строительных работах.

Физиков давно преследовало желание совместить в одном приборе два качественных преимущества разных лазеров: способность стеклянных лазеров к генерации световых пучков, обладающих большой энергией, с малой расходимостью пучков, присущей газовым лазерам.

Уже первые оценки показали, что главным препятствием здесь являются неоднородности оптических свойств среды, в которой распространяются лучи лазера. Таковы неоднородности показателя преломления атмосферы, вызывающие отклонения лучей света от прямой линии и искажение фронта световых волн.

Конструкторы много работают над тем, чтобы повысить энергию, излучаемую компактными твердотельными лазерами, без ухудшения «качества» их излучения. Почему это так важно?

Энергия излучения лазера непосредственно связана с объёмом вещества, охваченного процессом генерации этого излучения. Но чисто технологические причины приводят к тому, что величина внутренних неоднородностей в лазерном веществе увеличивается с ростом его объёма. Увеличение внутренних неоднородностей в свою очередь приводит к ухудшению «качества» лазерного излучения. Излучение, выходящее из лазера, становится более неоднородным по сечению светового пучка. Пучок быстрее расширяется по мере удаления от лазера. А спектр излучения становится более широким (в нём присутствует большее число световых волн, различающихся своей длиной).