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

35621. Композиция Маки. Творческий проект 516.11 KB
  Так как мои цветы должны быть плотными красивыми и немаркими то я буду использовать шерсть красивого цвета и притом она должна иметь низкую себестоимость. Шерсть овец падала на пол пропитывалась влагой а они еще и топтались по ней копытами. Для изготовления маков понадобится шерсть мыльная вода. Так как я решила что мои цветы должны быть немаркими и плотными то я выбрала шерсть красного цвета.
35622. Ночная сорочка. Творческий проект 24.2 KB
  Задачи 1 Провести исследование и разработать эскиз моего проектного изделия. 4 Изготовить выкройку швейного изделия. 5 Подобрать ткань для изделия. Критерии выбора идеи изделия 1 Технология изготовления соответствует программе 7 класса.
35623. ИЗГОТОВЛЕНИЕ полки для цветов. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ 48.09 KB
  РАЗДЕЛЫ ПРОЕКТА 1. Обоснование выбора данного проекта 2. Описание собственной работы над проектом разработка эскизов шаблонов ознакомление с литературой подготовка материалов инструментов выполнение теоретической части проекта выполнение практической части проекта оформление проекта защита проекта 5. Достоинства проекта 6.
35624. Оформление бутылки в технике декупаж. Творческий проект 1.1 MB
  Исследование выявление традиций истории стеклянной бутылки. Как только человек научился лить стекло едва ли не первыми предметами стекольного производства стали бутылки. Прошло немало времени пока бутылки приобрели современную стройность и благородную стать.
35625. Подставка для салфеток. Творческий проект 75.07 KB
  Орска} ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ Изготовление: Подставка для салфеток. Что такое творческий проект Творческий проект самостоятельная итоговая работа. Проект может состоять из отдельных частей например эскизов рисунков чертежей на изготовление какоголибо изделия или разработку технологического процесса. Варианты проектов могут быть самыми различными.
35626. Вышивка гладью. Творческий проект 267.35 KB
  История €œВышивки гладью€. Техника вышивания гладью. История €œВышивки гладью€ Вышивка гладью еще с древних времен женщины занимались таким рукодельем как вышивка.
35627. Танец. Мой коллектив Хорошки 4.65 MB
  Танец вид искусства в котором художественный образ создается посредством ритмичных пластических движений и смены выразительных положений человеческого тела. Танец неразрывно связан с музыкой эмоциональнообразное содержание которой находит свое воплощение в его движениях фигурах композиции. Определение того что такое танец сильно зависит от исторического и культурного контекстов.
35628. Творческий проект на тему: «Прихватка» 400.99 KB
  1й ряд: свяжите 4 воздушные петли подъема затем в кольцо №1 выполните 2 столбика с 2 накидами 3 воздушные петли 3 столбика с 2 накидами 12 воздушных петель 3 столбика с 2 накидами 3 воздушные петли 3 столбика с 2 накидами затем в кольцо №2 выполните 3 столбика с 2 накидами 3 воздушные петли 3 столбика с 2 накидами 12 воздушных петель 3 столбика с 2 накидами 3 воздушные петли 3 столбика с 2 накидами и свяжите 5 воздушных петель для перехода к следующему ряду. Связав 17й ряд соедините обе половинки прихватки вместе провязав 3й...
35629. Подсолнухи за окном. Творческий проект 24.34 KB
  ИСКУССТВО ДЕКОРА ИСТОРИЯ ВЫШИВКИ ЛЕНТАМИ Обычай украшать свои прически и одежду разноцветными и узкими полосками ткани было широко распространено еще в древние времена и на всех континентах начиная Америкой и заканчивая Австралией. В Древнем Риме и Греции знатные люди украшали свою одежду всевозможными лентами и тесьмой богато украшенными серебряными и золотыми монетами нитями и бусинками. С этого момента французские дворяне стали отделывать свои камзолы и плащи парчовыми и золотыми лентами позументами и галунами. Короли с удовольствием...