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

10720. Проблема исторической памяти (ответственность за горькие и страшные последствия прошлого) 76.51 KB
  Проблема исторической памяти ответственность за горькие и страшные последствия прошлого Проблема ответственности национальной и человеческой была одной из центральных в литературе в середине 20ого века. Например А.Т.Твард
10721. Прозові тексти (оповідання) для аналітичної рецепції в курсі Теорія літератури 652.5 KB
  Прозові тексти оповідання для аналітичної рецепції в курсі Теорія літератури Укладач Б.І.Ніколаєв ЗМІСТ 1.Джойс Керол Оутс ЗДІЙСНЕННЯ БАЖАНЬ 2. Джон Чівер АНГЕЛ НА МОСТУ 3. Трумен Капоте ДІТИ В ДЕНЬ НАРОДЖЕННЯ 4. БОРИС ВІАН СТАТИСТ 5. ВОЛОДИМИР ДАНИЛЕНК...
10722. Избранные педагогические сочинения А.С. Макаренко Педагогическая логика 597.69 KB
  Избранные педагогические сочинения А.С. Макаренко Педагогическая логика Не может быть вопроса более для нас важного чем вопрос о логике педагогического средства. Интересно бросить взгляд на историю этого вопроса тем более что история эта очень коротка. Нам нечег...
10723. Прогрессивные технологические процессы (ТП) на основе современных достижений науки и техники 462.12 KB
  Введение Уровень сельскохозяйственного машиностроения является определяющим фактором всего хозяйственного комплекса страны. Важнейшими условиями ускорения развития хозяйственного комплекса являются рост производительности труда повышение эффективности произв...
10724. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ 21.38 KB
  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ Электрические сети в сельской местности. Электрическими сетями называют часть электрической системы состоящей из трансформаторных подстанций и линий различных напряжений. В сельской местности по эле...
10725. Проектирование системы автоматического регулирования, которая впоследствии была смоделирована в системе MatLab 938.36 KB
  ВВЕДЕНИЕ Важнейшей отраслью промышленности Украины является черная металлургия. От объема производства и качества металла зависит развитие народного хозяйства. Продукция предприятий черной металлургии составляет весомую долю в экспортной политике государства.
10726. Наводнения конца XX в 111.5 KB
  Наводнения конца XX в. Наводнения сопутствуют человеческому обществу с древнейших времен. До наших дней дошли сведения о катастрофических разливах Хуанхэ в 2297 г. до н.э. и на Ниле примерно 3 тыс. лет назад. Но если ранее эти стихийные бедствия были чрезвычайно редкими то за...
10727. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К МЕНЕДЖМЕНТУ ПРЕДПРИЯТИЯ 64 KB
  Системный подход к менеджменту предприятия Содержание Организация как система и объект управления. Принципы системного подхода. Обеспечение системы управления. Комплексная система управления предприятием. 1.Организация как система и объект...
10728. Разработка сумматора-умножителя 213.7 KB
  Умножение закодированного двоично - четверичного множимого на два разряда в дополнительных кодах. Преобразование множителя производится для исключение из процесса умножения диады 10 и 11 множителя