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

39471. Оценка налоговых рисков- методы планирования налоговых проверок 129.5 KB
  Показатели налоговой нагрузки представлены в приложении . Таким образом величина налоговой нагрузки за 2006 г.ru Группа критериев отражающих показатели деятельности плательщика Отражение в бухгалтерской или налоговой отчетности убытков в организации в течение двух и более календарных лет. Несоответствие темпов роста расходов темпам роста доходов по данным налоговой финансовой отчетности: а неоднократное приближение менее 5 к предельному значению установленных Налоговым кодексом показателей предоставляющих право применять...
39472. НАЛОГИ И НАЛОГОБЛОЖЕНИЕ 399 KB
  Курсовая работа выполняется студентами после изучения соответствующих глав Налогового Кодекса РФ, литературных источников по теме и производственной практики. За время практики студент собирает на предприятии необходимый фактический материал по теме курсовой работы. После прохождения практики собранные материалы обобщаются и студент приступает к написанию курсовой работы
39473. Порядок характеристики налогоплательщика 367 KB
  Оценка налоговой нагрузки Описать режим налогообложения исходя из вида деятельности предприятия организационноправовой формы и действующего налогового законодательства. При этом последовательно указывается: В связи с какими обстоятельствами возникли обязанности налогоплательщика плательщика сборов налогового агента ; Описание объектов обложения; Особенности формирования налоговой базы; Применяемые налоговые ставки ; Порядок исчисления налога сбора; Порядок и сроки уплаты. Кирову ИНН: 4345001066 КПП: 434501001; ОКАТО...
39475. БУХГАЛТЕРСКИЙ УЧЕТ И АНАЛИЗ 358.5 KB
  Выполняя курсовую работу следует использовать действующие законодательные акты нормативные документы определяющие методологические основы порядок организации и ведения бухгалтерского учета в организациях: Федеральный Закон О бухгалтерском учете Положение по ведению бухгалтерского учета и бухгалтерской отчетности в РФ План счетов бухгалтерского учета Инструкцию по его применению и другие а также изучить литературу по теме курсовой работы. Излагая общие положения необходимо рассмотреть порядок документального оформления хозяйственных...
39476. Проектирование корпоративных мультисервисных сетей 495.5 KB
  Технология Ethernet известна прежде всего как технология локальных вычислительных сетей имевшая некоторое количество существенных недостатков которые не позволяли строить на ее основе нормально работающие мультисервисные сети. Целью курсовой работы является создание проекта МСС для данного комплекса на базе EthernetIPсети. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСЛУГ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ Услуги которые предоставляет проектируемая мультисервисная сеть: Передача речи телефонная связь – данная услуга будет реализована на базе средств IPтелефонии то есть будет...
39477. Барабанне сушило для сушки піску 63 KB
  Мета роботи: розрахувати горіння палива основні розміри сушила процес сушки тепловий баланс паливоспалювального пристрою для барабанного сушила для сушки піску. Розрахунок горіння палива основних розмірів сушила теплообміну теплового балансу паливо спалювального пристрою необхідно для проектування сушила. ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС ГОРІННЯ ПАЛИВА БАРАБАН СУШИЛА ТЕПЛООБМІН ТЕМПЕРАТУРА ПРОДУКТИВНІСТЬ ДІАГРАМА ПАЛЬНИК МАТЕРІАЛ ЗАВАНТАЖУВАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ ОБ’ЄМ ВОЛОГИ РОЗРАХУНОК ПАЛИВОСПАЛЮВАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ.6 Розрахунок горіння...
39478. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБОТКИ ОДНОРОДНОГО ПЛАСТА НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ НЕПОРШНЕВОГО ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ВОДОЙ В УСЛОВИЯХ ЖЕСТКОГО ВОДОНАПОРНОГО РЕЖИМА 197.5 KB
  Для большинства пластов при вытеснении из них нефти водой характерно возникновение в порах раздробленных диспернированных глобул нефти. В местах пористых сред где путь движению нефти преграждается плотными скоплениями зерен породы в тупиковых зонах в поровых ловушках остаточная нефть сохраняется в виде неподвижных глобул не извлекаемых из пористой среды даже при ее бесконечной промывки. Возникновению неподвижных глобул способствуют также различие вязкостей нефти и воды и наличие у нефти неньютоновских свойств.
39479. Взаимодействие Европейского суда по правам человека и Российской Федерации: проблемы и перспективы 236 KB
  Взаимодействие Европейского суда по правам человека и Российской Федерации: проблемы и перспективы.43 Введение Европейским судом по правам человека называют совестью Европы и это не просто красивая фраза. Это стало возможным благодаря тому что Конституция Российской Федерации впервые в юридической практике нашей страны установила международные гарантии соблюдения и защиты прав и свобод человека и гражданина: Каждый вправе в соответствии с международными договорами Российской Федерации обращаться в межгосударственные органы...