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

75805. КОМПЬЮТЕРНАЯ ПСИХОДИАГНОСТИКА 191 KB
  Специальный класс задач представляет комплексное использование методов психологической диагностики главным образом стандартизованных тестовых методик в связи с обследованием контингентов лиц подчас весьма значительных проживающих и работающих в зонах экологических катастроф...
75806. Виды вооруженных конфликтов и их основные характеристики 449.26 KB
  Целью данной работы является дать развернутое представление о вооруженных конфликтах, их видах и характеристиках для того, чтобы не допускать ошибок при характеристике того или иного вооруженного конфликта и быть грамотным в данной сфере.
75807. Виникнення держави і розвиток економіки 72.5 KB
  З найдавніших часів важливу господарську роль у Стародавній Індії відігравало також тваринництво. Уже за ведійської доби в долині Гангу існували велетенські тваринницькі ферми на десятки тисяч голів великої рогатої худоби. Населення країни тримало так багато корів і буйволів...
75808. Атопический дерматит у собак 139.5 KB
  Атопический дерматит – хроническое рецидивирующее заболевание, характеризующееся высыпаниями, зудом и сухостью кожи. Впервые его диагностируют у собак в возрасте от 6 месяцев до 3 лет (у шарпея заболевание регистрируют в 3-х месячном возрасте).
75809. Реформы местного управления в XVIII в 27 KB
  Реформы местного управления в XVIII в. продолжала действовать следующая система местных органов управления: воеводское управление и система областных приказов. Реорганизация местных органов управления произошла в начале XVIII в. Провинции стали основными единицами управления.
75810. СЕВЕРНАЯ ВОЙНА (1700-1721гг) 45 KB
  Причины: 1) необходимость выхода в Балтийское море 2) желание вернуть древнерусские земли в Прибалтике 3) заключение Северного союза: Дания, Саксония, Польша, Россия 4) заключение 30-летнего перемирия с Турцией(Украинцев «Крепость»...
75811. Денсаулық сақтау және фармацевтикалық қызмет көрсету салалары жұмыстарын реттейтін құқықтық және этикалық негіздер 34.9 KB
  ХХІ ғасырда еліміздің экономикалық алдының стратегиялық міндеттері халықтың денсаулығын нығайтуды талап етеді. Халық денсаулығы елдің ұттық қауіпсіздігі мен өркендеуін қамтамасыз ететін негізгі фактор болып саналады.
75812. Инновациялық қызметтің мемлекетке қолдаудың шетелдік тәжірибесі 51.68 KB
  Инновациялық дамудың келесі түрі «тасымалдау» стратегиясы болып табылады және олкейбір елдерде: Оңтүстік Шығыс, Азия және Қытайда қолданылады. Бұл стратегия ғылыми-техникалық қайта жұмыстарды қажет етпейтіндіктен өте қарапайым болып табылады.