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 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 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

67031. Не руйнуй гармонії земної 107.5 KB
  Глобальною проблемою стали кислотні дощі, які гублять рослинність, знищують життя в прісних водах, це і негативні наслідки науково-технічної революції, неконтрольоване зростання населення Землі, кількість якого вже перевищила критичну межу, дедалі більше забруднення атмосфери, гідросфери.
67032. Що таке гендерна рівність? Всі ми – різні, але всі ми – однакові 4.19 MB
  Мета: ознайомити дітей з поняттями “гендер”, “гендерна рівність” та основами гендерно-правового законодавства України. Формувати в учнів інтерес до навчання з даної теми. Розвивати мислення, пам’ять, увагу та активізувати словниковий запас. Виховувати людяність, гуманність та толерантне ставлення один до одного, бажання приносити користь у суспільстві.
67033. Я люблю географію 100.5 KB
  Організаційний момент Сьогодні між командами змагання Нехай образ не буде серед вас Бо переможцем або переможеним Сьогодні може бути хтось із вас. За кожну правильну відповідь команда отримує 1 бал а за музичний конкурс 2 бали. 1 раунд Географічний лікбез командам прпонується однакове завдання: необхідно на слух правильно написати географічну...
67034. Географічна гра «Щасливий випадок» 69 KB
  Мета гри – дає можливість перевірити рівень засвоєних знань,виявити вміння застосовувати набуті знання, розвивати інтерес і пізнавальну діяльність учнів,сприяє розвитку навичок спілкування між підлітками. В грі приймають участь 2 команди по 5-6 учнів в кожній.
67035. Прямоугольный, остроугольный и тупоугольный треугольники 126 KB
  Цели урока: Обучающие: формировать понятие о прямоугольном, остроугольном, тупоугольном треугольниках; учить анализировать объекты; Развивающие: развивать речь, память, воображение, творческое мышление; Воспитывающие: учить выполнять работу аккуратно, уважать мнение других, жить в коллективе.
67036. Проект «Герб і прапор класу» 236.5 KB
  Мета: Сприяти формуванню особистісних якостей, виховувати особистість, якій притаманні демократична громадянська культура, готовність до компетентної участі у житті суспільства. Розвивати національну свідомість. Вивчення геральдики країни, області, міста, гімназії Виховувати патріотизм, повагу до української державної символіки.
67037. День Рождения. Покупки. Mein Geburtstag. Einkaufen 56 KB
  Цель урока: Развитие навыков говорения по теме. Формирование навыков культуры поведения, соблюдение правил этикета во время праздника. Оборудование: учебник, рабочая тетрадь, схема супермаркета, картинки с рисунками товаров, поздравительные открытки, приглашение на день рождения.
67038. Johann Wolfgang von Goethe – das Gesicht der deutschen Literatur 3.79 MB
  Літературознавчий матеріал розрахований для використання на уроках в старших класах, для проведення позакласних заходів під час шкільних предметних тижнів іноземної мови, для роботи гуртків та факультативів з німецької мови. За допомогою тематичної лексики, тематичних текстів...
67039. План-конспект уроку здоров’я та фізичної культури у початковій школі 81 KB
  Мета уроку: Сприяти зміцненню здоров’я учнів; виховувати свідоме ставлення до занять фізичною культурою та ведення здорового способу життя; формування навичок самостійних занять фізичними вправами; профілактика захворювань: сколіоз плоскостопість; формування ключових компетентностей.