17683

Принцип дії лазера інверсія населеностей

Доклад

Физика

Принцип дії лазера: інверсія населеностей. Дія лазера базується на підсиленні світлового потоку середовищем через яке він проходить. Якщо привести систему атомів у нерівноважний стан достатньо сильно порушивши розподіл Больцмана то можна досягти зміни концентрації...

Украинкский

2013-07-05

49.35 KB

4 чел.

Принцип дії лазера: інверсія населеностей.

 Дія лазера базується на підсиленні світлового потоку середовищем, через яке він проходить. Якщо привести систему атомів у нерівноважний стан, достатньо сильно порушивши розподіл Больцмана, то можна досягти зміни концентрації атомів на різних рівнях так, щоб було NnNn+1 , і навіть Nn > Nn+1. У першому випадку α ≈ 0, тобто пучок поширюється у середовищі без поглинання, а у другому α > 0, тобто пучок підсилюється.

Створюючи вимушені переходи атомів між рівнями, світловий пучок змінює їх заселеність (якщо комусь не ясно, то це просто к-сть атомів на рівні).

Він намагається зрівняти заселеності рівнів, і при досить великій густині потоку йому це вдається, однак він (світловий потік) не може створити інверсної заселеності. Вона досягається незалежною від світла що підсилюється дією на атоми.

Є активне середовище, яке знаходиться в оптичному резонаторі, тобто між двома дзеркалами, через яку поширюється плоска хвиля деякої частоти . Коефіцієнт поглинання :

Де amn() – спектральна густина коефіцієнта Ейнштейна, gn .gm – статична вага станів, Nn ,Nm – населеності станів. Величини Nn/gn (n -> m перехід),  Nm/gm (m -> n перехід) показують зміни при переході, які супроводжуються поглинанням чи випромінюванням фотонів. Таким чином, якщо αa() > 0, тобто Nn/gn < Nm/gm , то густина потоку енергії, що поширюється в середовищі, буде зростати, тобто у пучок буде додаватися більше фотонів, ніж відніматися. Це і є інверсією населеностей. Очевидно, що зі збільшенням шляху, що його проходить хвиля збільшиться і підсилення.

Нехай маємо активне середовище dz, I - інтенсивність на вході, I+d I - інтенсивність на виході, два енергетичні рівні. Тоді к-сть переходів 1->2 N1B12ρ(ω)dz/V,   к-сть переходів 2->1 N2B21ρ(ω)dz/V, а d I = (ω)V= Ikdz, де

– закон Бургера

Розподіл населеності для αa() > 0, де Е – енергія потоку, N – заселеність. Графік побудований для B21= B12, при N2>N1 буде E2>E1.

Однак найпростіше реалізувати інверсну населеність для трьохрівневої системи.

На графіку зображено розподіл населеностей в ріноважному стані. При дії на систему випромінювання великої потужності з частотою ωn=(E2-E0)ħ досягається режим насиченості і населеності 0-го та 2-го рівнів практично зрівнюються. Припустимо, що час життя атомів на 2-ому рівні дуже малий і вони спонтанно переходять на 1-ий, де їх час життя достатньо великий. Тоді атоми на першому рівні будуть накопичуватися, в результаті чого досягається інверсна населеність між 1-им та 0-вим рівнями(мал. праворуч). Такий перехід може бути використаний для підсилення світла з частотою ω=(E1-E0)ħ. Як бачимо ωn і ω – різні, тобто випромінювання, яке підсилюється, і випромінювання, яке створює інверсну населеність, незалежні, про що вже було сказано вище.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38469. Программы производственной преддипломной практики, итогового междисциплинарного экзамена и методические указания по выполнению выпускных квалификационных работ 372 KB
  Цель прохождения студентами производственной преддипломной практики – закрепить и расширить теоретические знания, полученные в университете по дисциплинам: «Бухгалтерский финансовый учет», «Бухгалтерский управленческий учет», «Комплексный экономический анализ хозяйственной деятельности», «Контроль и ревизия», «Бухгалтерская финансовая отчетность» и других дисциплин.
38470. Перспективи підвищення ефективності функціонування та ролі фінансового ринку в Україні 3.86 MB
  Фінансовий ринок - це складова частина інфраструктури фінансової системи, яка забезпечує територіальне (місце, віртуальне місце), часове і функціональне здійснення трансакцій субєктів національної та міжнародної економіки, встановлення рівноважної ціни за відповідних обсягів купівлі-продажу фінансових активів, інструментів, технологій, а також надання фінансових послуг, необхідних для здійснення господарської та фінансової діяльності.
38471. МЕНЕДЖМЕНТ ОРГАНИЗАЦИИ 1.18 MB
  Анализируется структура дипломного проекта устанавливается последовательность работ выполняемых при его подготовке. Определяются требования к оформлению дипломного проекта и правила проведения его защиты.4 Отчет по практике [4] 2 МЕСТО И НАЗНАЧЕНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ [5] 3 ЦЕЛИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ [6] 4 ВЫБОР ТЕМЫ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА [7] 5 СРОКИ РАЗРАБОТКИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА [8] 6 МЕТОДИЧЕСКАЯ ОСНОВА ФОРМИРОВАНИЯ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА [8. Эта часть проекта особо важная для дипломного проекта.
38472. Менеджмент организации. Методические рекомендации к производственной практике 235 KB
  Производственная практика студентов проводится на предприятиях производственной и финансово-банковской сфер, в научно-исследовательских учреждениях, государственных организациях и структурах, а также в компаниях и фирмах различных форм собственности.
38473. Составление сметы затрат и определение себестоимости оборудования «Rademaker» по производству хлебобулочных изделий 208.85 KB
  Современное состояние технологического оборудования хлебозаводов и пекарен вызывает тревогу. Лишь 30 предприятий находится в удовлетворительном состоянии значительная часть технологического оборудования эксплуатируется более 20 лет Хлебопечение одна из ведущих отраслей пищевой промышленности. Составить сметы затрат и определение себестоимости оборудования Rdemker по производству хлебобулочных изделий. Для достижения цели в курсовой работе необходимо решить следующие задачи: рассмотрим характеристику планово ...
38474. Проектирование хлебопекарного предприятия «Rademaker» 43.59 KB
  Самостоятельное выполнение работ старшим техником Контроль качества продукции проверка соответствия качества продукции или процесса от которого оно зависит установленным требованиям. Контроль качества продукции включает государственный надзор за качеством продукции ведомственный контроль качества продукции и технический контроль качества в объединениях предприятиях и организациях. За контроль качества продукции на предприятии отвечает старший техник. Технический контроль качества продукции осуществляется на всех стадиях производственного...
38475. Фінанси і кредит усіх форм навчання Всі цитати цифровий та фактичний матеріал бібліо 345 KB
  Для досягнення вказаної мети студенти повинні вирішити такі завдання: з урахуванням бази практики вибрати тему випускової роботи та обґрунтувати її актуальність; опрацювати та узагальнити законодавчу базу України нормативноправові та інструктивні матеріали літературні та інші з досліджуваної проблеми; зібрати практичні матеріали з обраної теми досліджень в умовах реального підприємства установи організації; розглянути теоретичні аспекти за темою досліджень; виконати аналіз стану обраної проблеми та запропонувати шляхи їх...
38476. Насосная станция в условиях системы водоснабжения с. Драынивка Новосанжарского району 3.97 MB
  Кроме того система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности то есть обеспечивать снабжение потребителей водой без недопустимого снижения установленных показателей своей работы в отношении количества или качества подаваемой воды перерывы или снижение подачи воды или ухудшение ее качества в недопустимых пределах. Система водоснабжения населенного места или промышленного предприятия должна обеспечивать получение воды из природных источников ее очистку если это вызывается требованиями потребителей и подачу к местам...
38477. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСА ВОДОСНАБЖЕНИЯ 7.66 MB
  1 Функциональная схема автоматизированного электропривода насоса На рис.1 представлена функциональная схема автоматизированного электропривода насосной станции. Схема показывает принцип работы буровой насосной станции после установки станции управления насосами.1 Функциональная схема автоматизированного ЭП насоса 3.