В классической оптике хорошо известно, что яркость на выходе оптической системы меньше, чем на входе или в идеальных условиях очень близка к яркости на входе. Во второй половине XX века ситуация кардинально изменилась с появлением мазеров и лазеров, принцип действия которых, в частности, состоял в том, что при прохождении пучка через инвертированную среду имеет место усиление света. Это обстоятельство оказалось весьма важным и позволило создавать принципиально новые, в том числе сложные оптоэлектронные устройства. В таких устройствах возможные и неустранимые потери на оптических элементах, могли быть восполнены за счет процесса когерентного усиления световых пучков, несущих оптическую информацию, записанную в пространственно-временном распределении амплитуды, поляризации и фазы фотонов. С практической точки зрения можно утверждать, что, несмотря на небольшой срок, прошедший с начала настоящих исследований, уже создана серия устройств, работающих на принципе усиления яркости изображений. Наиболее заметные среди них – лазерный проекционный микроскоп, лазерный монитор. Накопленные к настоящему времени данные по исследованию, разработке и практическому использованию оптических систем с усилителями яркости, могут быть перенесены на другие виды усилителей света, такие как голографические, параметрические, четырехфотонные и ВКР-усилители. Изучение особенностей таких усилителей света может существенно расширить круг возможных применений и стимулировать создание новых оптико-электронных устройств. Пристальное внимание исследователей в развитии этого направления может быть связано, в том числе, с изучением различных состояний света, типа сжатых состояний или режима генерации одиночных фотонов.
В монографии представлены результаты фундаментальных и прикладных исследований усилителей яркости на парах металлов с высокими частотами следования импульсов. Дана история развития активных оптических систем от лазерного микроскопа до лазерного монитора, базовым элементом которых является усилитель яркости. Приведена схема и действующий макет скоростного лазерного монитора, обеспечивающего получение изображения от одного импульса излучения, названного режимом покадровой регистрации. Монитор обеспечивает временное разрешение до 10-5 сек., и не имеет на сегодня аналогов. Основное назначение данного устройства – визуализация объектов и быстропротекающих процессов при наличии мощной фоновой засветки. Проведена апробация устройства на тестовых объектах, сделаны оценки предельных значений фоновых засветок. Представлены результаты использования лазерного монитора для визуализации реальных объектов и быстропротекающих процессов, таких как самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), газовый разряд, получение нанопорошков методом лазерного испарения и другие. Рассмотрены перспективы развития и применения скоростных усилителей яркости и лазерных мониторов.
Книга адресована специалистам в области физики и техники экстремального состояния вещества, квантовой электроники и оптики, а также студентам и аспирантам университетов.