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

38833. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ 159 KB
  Подготовка и защита дипломного проекта являются завершающим этапом обучения студентов. Выпускная квалификационная работа должна отражать реальный профессиональный уровень документоведа по специальности «Документоведение и документационное обеспечение управления»
38834. Розроблення, оформлення та захист дипломних проектів 3.81 MB
  Мета та завдання дипломного проектування. Тематика дипломного проектування. Порядок проведення та контролю дипломного проектування. Обов’язки керівника дипломного проекту.
38835. Методические рекомендации по подготовке, написанию, оформлению и защите дипломного проекта 193.5 KB
  Менеджмент организации Цель и задачи дипломного проекта Выбор темы дипломного проекта и ее утверждение Задание на дипломный проект Структура и примерный план дипломного проекта Краткое содержание составных частей дипломного проекта Основные этапы и сроки выполнения дипломного проекта Изложение текстового материала дипломного проекта Порядок оформления материалов дипломного проекта к защите Руководитель дипломного проекта Внешнее рецензирование дипломного проекта Доклад при защите дипломного...
38836. МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОНАННЯ ДИПЛОМНИХ МАГІСТЕРСЬКИХ РОБІТ 243.5 KB
  заступник декана юридичного факультету з наукової роботи завідувач кафедри кримінальноправових дисциплін Харківського національного університету ім. ПОНЯТТЯ МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИПЛОМНОЇ МАГІСТЕРСЬКОЇ РОБОТИ Дипломна магістерська робота є самостійним закінченим науковим дослідженням в галузі кримінального права кримінології або кримінальновиконавчого права що виконане у вигляді спеціально підготовленого рукопису яке характеризується єдністю змісту і свідчить про внесок автора в науку. Вона виконується на базі теоретичних знань і...
38837. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання, оформлення та захисту дипломних робіт 275 KB
  Методичні вказівки до виконання оформлення та захисту дипломних робіт студентів юридичного факультету спеціальності “Правознавство†містять загальні положення щодо організації підготовки дослідження побудови структури та оформлення роботи підготовки до попереднього захисту та захисту дипломної роботи в Державній екзаменаційній комісії. Вибір теми дипломної роботи 8 1. Затвердження теми дипломної роботи та наукового керівника 10 РОЗДІЛ 2. ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ НАПИСАННЯ ДИПЛОМНОЇ РОБОТИ 12 2.
38838. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ВИМОГИ до виконання та захисту магістерської дипломної роботи 371.5 KB
  У процесі виконання дипломної роботи студент відповідно до кваліфікаційних вимог повинен виявити: знання загальнотеоретичних загальноекономічних професійноорієнтованих і спеціальних дисциплін які розкривають теоретичні основи та практичні питання щодо зовнішньоекономічної діяльності підприємства розробки та реалізації стратегії та тактики управління міжнародною комерційною діяльністю; вміння відбирати систематизувати та обробляти інформацію відповідно до цілей дослідження; вміння визначати і використовувати причиннонаслідкові...
38839. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по выполнению выпускных квалификационных работ (ВКР) 195.5 KB
  Оформление выпускной квалификационной работы 8. Во время защиты она оценивает по следующим параметрам: соответствие структуры работы данным методическим рекомендациям; правильность и полнота использования источников охват исследуемой темы глубина анализа качество расчетной части и умение грамотно изложить выносимые на защиту материалы; своевременность представления материалов для проверки научному руководителю решающему вопрос о допуске к защите или необходимой доработке материалов; качество оформления отчетных материалов; ...
38840. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ПО ВИКОНАННЮ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ 308.5 KB
  МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ПО ВИКОНАННЮ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ по спеціальності 5. Дипломне проектування як завершальний етап навчання підводить підсумки учбової і науководослідної роботи студента в коледжі і грає дуже важливу поважну роль в його підготовці до майбутньої самостійній роботі на автоексплуатаційних підприємствах в проектнотехнологічних і науководослідних організаціях автомобільного транспорту. Основними цілями дипломного проектування є з'являються узагальнення раніше отриманих одержувати знань і їх подальше дальше розширення а також...
38841. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ, ОФОРМЛЕНИЮ И ЗАЩИТЕ ВЫПУСКНЫХ КВАЛИФИКАЦИОННЫХ (ДИПЛОМНЫХ) РАБОТ 196 KB
  Выполнение дипломной работы. Содержание дипломной работы. Оформление дипломной работы18 6. Оценка дипломной работы.