23102

Принципова схема лазера. Властивості лазерного випромінювання. Типи лазерів та їх застосування

Доклад

Физика

При падінні хвилі з власною частотою переходу системи: змінюються заселеності рівнів N1 i N2 кількість атомів в одиниці обєму що знаходяться на 1 та на 2 енергетичних рівнях відповідно. dN12=BN1dt ; кількість частинок що перейшли з 1 рівня на 2 dN21= AN2dt BN2dt кількість частинок що перейшли з 2 рівня на 1 де Акоеф. Крім того в стаціонарному режимі при умові термодинамічної рівноваги виконуються рівняння: N1N2=N=const кількість частинок в системі є сталою. В дворівневій системі не можна забезпечити умову N2 N1 бо навіть в...

Украинкский

2013-08-04

51.5 KB

13 чел.

40. Принципова схема лазера. Властивості лазерного випромінювання. Типи лазерів та їх застосування.

Принципова схема: 1- резонатор-пристрій для  забезпечення додатного оберненого зв’язку (для He-Ne діелектричні інтерференційні дзеркала, одне глухе100% відбивання, друге 99%-для виводу пучка із резонатора ); 2-активне середовище, в якому створюють інверсію заселеності; 3- пристрій для створення інверсії заселеності-система накачки

Розглянемо в якості активного елемента найпростіший випадок –дворівнева система (рис).При   падінні хвилі з власною частотою переходу системи: змінюються заселеності рівнів N1 i N2 (кількість  

   атомів в одиниці об’єму, що знаходяться на 1 та на 2 енергетичних рівнях відповідно).

dN12=BN1dt   ; кількість частинок, що перейшли з 1 рівня на 2

dN21= AN2dt+ BN2dt кількість частинок, що перейшли з 2 рівня на 1

де А-коеф.Ейнштейна для спонтанного переходу, B- коеф.Ейнштейна для вимушеного переходу, -густина зовнішнього випромінення. Крім того в стаціонарному режимі при умові термодинамічної рівноваги виконуються рівняння:

N1+N2=N=const- кількість частинок в системі є сталою.

N2=N1exp(-h/kT) –при терм. рівн. кількості частинок визначаються розподілом Больцмана

dN12=dN21- умова рівноваги. При проходженні хвилі крізь шар товщиною dx її інтенсивність змінюється:dI=(N2-N1)BIhdx

Звідки одержали закон Бугера: I()=Iexp(-(N1-N2)Bhx/c), де І-інтенсивність світлового потоку. Якщо забезпечити інверсну заселеність(N2>N1), то інтенсивність зростає –в цьому режимі працює лазер.  В дворівневій системі не можна забезпечити умову N2>N1, бо навіть в граничному випадку (велика кількість падаючих фотонів) N2=N1 .

Умова N2>N1 забезпечується в 3-х або 4-х рівневій системі. 4-х рівнева система: При   

  зовнішньому збуджені вимога до 3 рівня-широка полоса поглинання ,  

  щоб велика кількість частинок перейшла на 3 рівень. Потім відбувається     

       безвипромінювальний перехід на метастабільний рівень2 (час життя   

       якого до  спонтанного випромінення велике), для накопичення великої  

  кількості частинок. Рівень 1 заселений значно слабіше ніж 0,виконується  

  умова N2>N1,випромінення 2-1 є робочим. Перехід 1-0 –   

            безвипромінювальний.

Оптичний резонатор-пристрій, в якому можуть збуджуватися стоячі або біжучі електр-магн. хвилі. Фотон, що курсує по осі резонатора через активне середовище, викликає в ньому акти вимушеного випромінення 2-1. При чому народжені фотони мають ту саму фазу і напрям , що і падаючий фотон. Генерація почнеться тоді, коли збільшення енергії хвилі, за рахунок такого підсилення, перевищить втрати за один прохід в резонаторі. Задача резонатора серед всіх хвиль, які можуть підсилюватись, вибрати лише певні (продольні моди, якщо вздовж осі), які задовільняють фазовій умові резонатора (наприклад для Фабрі Перо L=n.Ця умова може виконуватись для хвиль ,які розповсюджуються під невеликим кутом до осі,- поперечні моди. Властивості лазерного випромінювання:

  •  висока ступінь монохроматичності  (внаслідок малої півширини мод резонатора)
  •  когерентність (внаслідок вимушеного випромінення)
  •  мала розбіжність пучка
  •  велика інтенсивність

Класифікація: за активним середовищем – газові, рідині, твердотільні, напівпровідникові

За типом накачки – оптична, самостійний газовий розряд, електроіонізація, теплова та хімічна рекомбінація.  За режимом роботи – імпульсний та неперервний. Застосування:-вимушене комбінаційне розсіяння, генерація вищих гармонік, самофокусування випромінювання, голографія, медицина, промисловість, точкова зварка, вивчення швидкоплинних процесів.


1

1

2

W1 N1

W2 N2

dN12

dN21

n

0

1

2

3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14836. Алтын жүлге 45 KB
  Алтын жүлге Халық мұрасының қайнар көзі көне заман әндері жөніндегі толғам Тарихымызды жазуда пәлен айтты түген айтты деп неше түрлі қазақ жерлерінде жолшыбай болғандардың айтқан жазғандарына сүйеніп жүреміз. Әрине оларды жоққа шығарудан аулақпыз. Ол да кер...
14837. АР ТҮЗЕЙТІН БІР ҒЫЛЫМ ТАБЫЛМАСА 39.5 KB
  АР ТҮЗЕЙТІН БІР ҒЫЛЫМ ТАБЫЛМАСА Шәкәрімнің танымдық әлеміне Абай мұрасы арқылы кіру ұтымды боларына айрықша ден қою керек өйткені бұл жол жантану ілімін танып білуде адастырмас темірқазығымыз. Екі ой алыбы өз туындыларында қазақтың қоғамдық ой санасындағы шеш...
14838. Тақырыбы: Аристотель 69.5 KB
  Тақырыбы: Аристотель Аристотель грекше: Ἀριστοτέλης Aristotélēs б.з.д. 384 б.з.д. 322 жылдар грек пәлсапашысы Платонның шәкірті Ұлы Александрдың ұстазы. Ол түрлітүрлі та
14839. Атлантида Ол қандай болған 52 KB
  Атлантида Ол қандай болған Сократ тыңда мені. Бұл таңғажайып ертегі емес түпкі жағында негіз бар әңгіме. Ол жөнінде жеті дананың данасы атанған Солон баян етіпті. Ол біздің арғы атамыз Дропидтің жақын туысы онымен аз уақыт болса да бірге болған достасқан адам. Ол до
14840. ДОМБЫРА ФИЛОСОФИЯСЫ 61 KB
  ДОМБЫРА ФИЛОСОФИЯСЫ Домбыра қазақтың жаны. Ол тар жол тайғақ кешу жолдарын бастан өткерген қазақ тарихын парақтауға негiз бола алады. Ұлтымыздың болмысына куә болған әдетғұрпы мен салтдәстүрлерiне жан бiтiрiп оның құнды қалпын сақтауға негiз болғанын көремiз. Бұл
14841. Көне түрік жазбаларындағы алғы философиялық ойлар 63 KB
  Көне түрік жазбаларындағы алғы философиялық ойлар Қазақтың ататегі болып табылатын сақтар ғұндар үйсіндердің түп төркіндеріндегі қарамақайшылықтарға қарамастан көшпенділк әмбебапшылығы басымдылыққа ие болды. Солай бола тұра жер өңдеушілерді
14842. ҚАЗАҚ БАТЫРЛАРЫНЫҢ НАНЫМ - СЕНІМДЕРІ МЕН МОРАЛЬДЫҚ ЭТИКАСЫ 50.5 KB
  ҚАЗАҚ БАТЫРЛАРЫНЫҢ НАНЫМ СЕНІМДЕРІ МЕН МОРАЛЬДЫҚ ЭТИКАСЫ С.Г.Есенов Ғылыми жетекшісі: т.ғ.к. Каримов М.К. Семей қаласы М.О.Әуезов атындағы Семей университеті. Қазақтың этноргафиялық суреттерінде кескінделген адам батыр бейнесі негізінен өте қарапайым түрде...
14843. ҚАЗАҚ ӘДЕБИЕТІНДЕГІ ДАНАЛЫҚ ҮРДІС 63.5 KB
  ҚАЗАҚ ӘДЕБИЕТІНДЕГІ ДАНАЛЫҚ ҮРДІС Г.Ә.Өтетілеуова Г.Ә.Мұраталиева Ыбырайым Сүлейменов атындағы № 37 қазақ орта мектебі Тараз қ. Даналық адамды басыбүтін және үнемі баурайтын соңғы лебіз соңғы дау. Даналық өне бойы өткенге көз тастап тарихқа үңілумен болады...
14844. Қазақ философиясы қалыптасуының тарихи ерекшеліктері 48.5 KB
  Қазақ философиясы қалыптасуының тарихи ерекшеліктері Кіріспе бөлімі Әдетте адамдардың барлығы да ізденуші өмірге қажеттінің бәрін өзімен бірге ала келген жоқ. Тарихты адам жасайды адамзат тарихы дегеніміз дарияның асау тасқыны да толқынға қарсы жүзетін кем...