Полупроводниковые инжекционные лазеры. Иванов Н.А. - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГУ | Иркутск

Составители: 

Рубрика: 

4
1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИНЖЕКЦИОННЫХ ЛАЗЕРОВ
1.1. Усиление и генерация света в активных средах
Рассмотрим квантовую систему, в которой возможны переходы, сопровождающиеся
излучением и поглощением света (рис. 1). Пусть уровень m соответствует основному
состоянию, а уровень n-возбужденному.
Рис.1
В такой системе возможны оптические переходы трех типов. На рис.1а показан
переход, который происходит при поглощении кванта света. Вероятность такого перехода
равна:
где )(
νρ
- плотность энергии электромагнитного поля,
mn
B -коэффициент, о котором будет
сказано дальше. Здесь и далее имеется в виду монохроматическое излучение .
mn
EEh −=
ν
Если система находится в возбуждённом состоянии, то возможен ее спонтанный переход в
основное состояние (рис. 1б). При этом высвобождается энергия в виде кванта излучения
.
mn
EEh −=
ν
. Вероятность спонтанного излучения не зависит от интенсивности светового
поля.
.
nm
сп
nm
AW = (2)
Возможен также индуцированный переход из возбужденного состояния в основное
при взаимодействии системы с квантом излучения, энергия которого равна энергии
перехода (Рис. 1с). Переход такого типа называется индуцированным или вынужденным.
Индуцированный переход сопровождается излучением кванта света, энергия которого,
поляризация и фаза полностью совпадают с этими параметрами кванта инициировавшего
переход. То есть в результате такого перехода появляются два идентичных кванта
излучения. Вероятность индуцированного перехода пропорциональна плотности энергии
индуцирующего излучения.
Коэффициенты
mnnmnm
BBA ,, называются коэффициентами Энштейна. Значение этих
коэффициентов определяется свойствами квантовой системы (атома, молекулы). Между
)1(),(
ν
ρ
mnmn
BW =
)3().(νρ
nm
i
nm
BW =
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                         1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИНЖЕКЦИОННЫХ ЛАЗЕРОВ

                             1.1. Усиление и генерация света в активных средах

           Рассмотрим квантовую систему, в которой возможны переходы, сопровождающиеся
          излучением и поглощением света (рис. 1). Пусть уровень m соответствует основному
          состоянию, а уровень n-возбужденному.




                                              Рис.1

                 В такой системе возможны оптические переходы трех типов. На рис.1а показан
          переход, который происходит при поглощении кванта света. Вероятность такого перехода
          равна:

                                           Wmn = Bmn ρ (ν ),                       (1)
          где ρ (ν ) - плотность энергии электромагнитного поля, Bmn -коэффициент, о котором будет
          сказано дальше. Здесь и далее имеется в виду монохроматическое излучение hν = E n − E m .
          Если система находится в возбуждённом состоянии, то возможен ее спонтанный переход в
          основное состояние (рис. 1б). При этом высвобождается энергия в виде кванта излучения
          hν = E n − E m . . Вероятность спонтанного излучения не зависит от интенсивности светового
          поля.
                                       сп
                                     Wnm  = Anm .                                  (2)

                  Возможен также индуцированный переход из возбужденного состояния в основное
          при взаимодействии системы с квантом излучения, энергия которого равна энергии
          перехода (Рис. 1с). Переход такого типа называется индуцированным или вынужденным.
          Индуцированный переход сопровождается излучением кванта света, энергия которого,
          поляризация и фаза полностью совпадают с этими параметрами кванта инициировавшего
          переход. То есть в результате такого перехода появляются два идентичных кванта
          излучения. Вероятность индуцированного перехода пропорциональна плотности энергии
          индуцирующего излучения.

                                 Wnmi
                                      = Bnm ρ (ν ).                        (3)
          Коэффициенты Anm , Bnm , Bmn называются коэффициентами Энштейна. Значение этих
          коэффициентов определяется свойствами квантовой системы (атома, молекулы). Между
                                                                                                   4

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Страницы