ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ны по частоте ν, направлению распространения, поляризации и фазе тожде-
ственны первичной волне и, следовательно, когерентны друг другу независи-
мо от того, каким образом происходило возбуждение атомов на E
2
.
Среду с инверсией населённостей какой-либо пары уровней E
1
, E
2
,
способную усиливать излучение частоты ν = (E
2
- E
1
)/h, называют активной.
Спонтанное излучение одного из возбуждённых атомов (на уровне E
2
),
прежде чем оно выйдет из объёма V, может вызвать вынужденные переходы
и усиливаться. Если поместить активную среду между двумя параллельными
полупрозрачными зеркалами, то в наиболее благоприятные условия попадает
волна, распространяющаяся вдоль оси. Усиливаясь, она достигнет зеркала,
отразится от него и пойдёт в обратном направлении, продолжая усиливаться,
затем отразится от второго зеркала. При каждом "проходе" интенсивность
волны увеличивается в e
kL
раз, где k - коэффициент усиления в см
-1
, L - длина
пути волны в активной среде. Если усиление на длине L больше потерь, то с
каждым проходом волна будет усиливаться всё больше и больше, пока плот-
ность энергии r (ν) в волне не достигнет некоторого предельного значения.
Рост r (ν) прекращается, когда выделяемая в результате вынужденных пере-
ходов энергия, пропорциональная r (ν), не может компенсироваться энерги-
ей, затрачиваемой на возбуждение. Между зеркалами устанавливается стоя-
чая волна, а через полупрозрачное зеркало выходит когерентное излучение.
В оптических резонаторах, обеспечивающих обратную связь в лазерах,
могут возбуждаться только некоторые типы колебаний электромагнитного
поля, называются собственными колебаниями или модами резонатора.
Оптический резонатор накладывает ограничения на спектральный состав
излучения. Спектр излучения лазера, как правило, представляет собой набор
узких спектральных линий, интервалы между которыми одинаковы и равны
c/2L. Число линий (компонент) при заданной длине резонатора L зависит от
свойств активной среды, т.е. от ширины спектра спонтанного излучения на
используемом переходе и может достигать нескольких десятков и сотен.
Любой лазер состоит из трех основных частей: активной среды, системы
возбуждения индуцированного излучения и открытого резонатора.
Фундаментальные физические принципы, используемые в лазерах:
1. существование в атомных системах индуцированного испускания све-
та;
2. создание термодинамически неравновесных систем, в которых, благо-
даря индуцированному излучению, возможно усиление потока света;
3. использование положительной обратной связи резонатора.
3.2. Методы создания инверсии населённости
На рис. 1 показаны все три квантовых перехода между уровнями Е
1
и Е
2
с
населенностями N
1
, N
2
. Коэффициенты А
21
и В
21
определяют вероятности
спонтанного и индуцированного переходов, В
12
– вероятность поглощения
энергии. А
21
, В
21
, В
12
- коэффициенты Эйнштейна.
Индуцированный и спонтанный переходы носят резонансный характер -
33
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- …
- следующая ›
- последняя »
