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

61108. ПІДМЕТ, СПОСОБИ ЙОГО ВИРАЖЕННЯ 867.65 KB
  Поглибити знання учнів про підмет як головний член речення; сформувати вміння виділяти підмети в двоскладному реченні, визначати способи їх вираження; удосконалити вміння конструювати речення з різними за способом вираження підметами; за допомогою мовленнєвокомунікативного дидактичного матеріалу поглибити світогляд восьмикласників щодо загальнолюдських цінностей.
61110. Розквіт Давньоєгипетської держави 47 KB
  Мета: Ознайомити учнів із основними періодами Давнього Єгипту; Простежити закономірності в зміні періодів розквіту й занепаду держави. Перетворення Єгипту на могутню державу в середині...
61111. Київська Русь за наступників Ярослава. Володимир Мономах 67.5 KB
  Мета. Проаналізувати становище Київської держави за наступників Ярослава, підкреслити складність історичного періоду. Визначити історичне значення Любецького з’їзду, роль Володимира Мономаха як державника.
61112. ПРОСТИЙ ПРИСУДОК 206.41 KB
  Поглибити знання учнів про присудок як головний член речення, способи його вираження; сформувати вміння виділяти присудки в двоскладному реченні, визначати способи їх вираження; удосконалити вміння конструювати речення з різними за способом вираження присудками; за допомогою мовленнєво-комунікативного дидактичного матеріалу
61113. Київська Русь за наступників Ярослава 51.5 KB
  Знайомство з документом Чому це сталося Війни між правителями окремих частин однієї держави називають міжусобними записуємо у словниках. 1 Чому політика Ізяслава викликала невдоволення киян...
61114. Релігія, міфологія Давнього Єгипту 34.5 KB
  На які періоди вчені поділяють історію давнього Єгипту Коли відбулося нове об’єднання Єгипту Розкажіть про релігійну реформу Єгиптян Назвіть причини послаблення Єгипту...
61115. УСНИЙ ВИБІРКОВИЙ ПЕРЕКАЗ РОЗПОВІДНОГО ТЕКСТУ З ЕЛЕМЕНТАМИ ОПИСУ ПАМ’ЯТКИ ІСТОРІЇ ТА КУЛЬТУРИ В НАУКОВОМУ СТИЛІ 45 KB
  З того часу є і вежа заввишки 64 м з гарним бароковим шоломом; при реставрації знищено багато давніх вівтарів та інших пам’яток. На мурі катедри завішено пам’яткові кулі з облог Львова...
61116. Культура в Стародавньому Єгипті 41.5 KB
  Мета: показати розвиток архітектури, писемності, освіти, зародження наукових знань та їх вплив на історію людства; розвивати вміння робити з ілюстраціями; виховувати почуття прекрасного.