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

44046. Социально-психологические барьеры построения карьеры женщины 336 KB
  Социальнопсихологические барьеры построения карьеры женщины. Образ женщины в массовом сознании. Значение карьеры в жизни женщины. Экспериментальные исследования карьеры женщины.
44048. Четырехэтажное здание с цокольным и техническим этажами и чердаком 1.05 MB
  Необходимые гигиенические условия воздушной среды в помещениях в основном обеспечиваются работой отопительных и вентиляционных устройств. Задача отопительных устройств – поддерживать в помещениях в холодный период года определенную и постоянную температуру воздуха. Для этого они должны снабжать помещение теплотой в количестве, равном потерям теплоты самого помещения в окружающую среду.
44049. Соціологія. Методичний посібник 353 KB
  Оформления пояснювальної записки дипломної роботи Зразок заяви випускника щодо теми такерівника дипломної роботи Зразки титульного аркушу пояснювальноїзаписки дипломної роботи Зразок бланка завдання на виконаннядипломної роботи
44050. Создание цифровых гипсометрических карт и 3-х мерных картографических изображений 10.87 MB
  Карты допускают единовременный обзор пространства в любых пределах от небольшого участка местности до поверхности Земли в целом. Издавна было принято определять географическую карту как уменьшенное изображение земной поверхности на плоскости. Во-первых оно справедливо и в отношении любого фотоснимка земной поверхности и в отношении пейзажа изображения местности средствами изобразительного искусства. Во-вторых оно ограничивает задачи карты изображением земной поверхности тогда как современные карты включают в свое содержание самые...
44051. Рассмотрение специфики сферы деятельности банковской системы 348.5 KB
  Деятельность банковских учреждений так многообразна что их действительная сущность оказывается действительно неопределенной. Целью нашей работы является рассмотрение специфики сферы деятельности банковской системы . Задачи исследования: Дать общую характеристику банковской системы рассмотреть историю возникновения и роль банковской системы Определить особенности развития и структуру современной банковской системы РФ 2. Выделить перспективы развития банковской системы в России также рассмотреть проблемы.
44052. Условия формирования культуры взаимоотношений у детей старшего дошкольного возраста в условиях детского клуба «Эрудит» 178.54 KB
  Границы старшего дошкольного возраста определяются исследователями как возраст 5 – 7 лет. Однако в то же время многие дети идут в школу с 6 лет, поэтому возраст 6 – 7 лет одновременно относят и к периоду младшего школьного возраста. Поскольку развитие детей происходит в индивидуальном темпе, мы будем ориентироваться на средние показатели, согласно которым период от 5 до 7 лет является периодом старшего дошкольного возраста.
44053. Повышение эффективности деятельности планово-экономического отдела предприятия ЗАО «Атлант» 1.52 MB
  Эконометрическое моделирование временных рядов. Моделирование объемов производства с использованием анализа временных рядов Построение модели объема выпуска продукции на основе временных рядов Программная поддержка эконометрического моделирования объема выпуска продукции.