Синергетика для инженеров. Никитенков Н.Н - 105 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

103
когда накачка выключена. При этом основной нижний уровень густо
заселен; для простоты рассматривается только один возбужденный
уровень, который в данном случае почти пуст. Электроны могут
переходить с одного уровня на другой, излучая или поглощая свет в
соответствии с законами обычной спектроскопии. Если накачка включена,
но мощность ее не достигает пороговой, ситуация изменится, как показано
на рис. 3.23б, где пустыми
кружками отмечены
места, освободившиеся в
результате того, что
находившиеся на них
электроны поглотили
энергию накачки и
перешли на верхний
уровень.
Когда заселенность
верхнего уровня
становится критической,
наблюдается
кооперативный эффект
(рис. 3.23в): при переходах
на основной уровень
испущенный каким-либо
одним электроном фотон вызывает испускание другого фотона, затем оба
фотона вызывают испускание третьего и т. д. Такой процесс называется
эйнштейновским вынуж-денным излучением. Другими словами, при
достижении критического порога акты испускания фотонов становятся
коррелированными.
В состоянии равнове-сия населенности уровней N
1
и N
2
(см. рис. 3.23)
удовлетворяют уравнению Больцмана:
, (3.20)
где Е
1
и Е
2
– энергии уровней. Пусть атомы активной среды возбуждаются
с помощью внешней накачки на частоте ν=(Е
2
–E
1
)/h. Скорость изменения
числа фотонов dx/dt в полости, занимаемой рабочим телом в каждый
момент времени можно рассматривать как разность между приростом
(увеличением числа фотонов в полости, испущенных в результате
переходов возбужденных атомов в нижнее энергетическое состояние) и
убылью (уменьшением числа фотонов в полости за счет утечки через
полупрозрачные стенки полости). Прирост А пропорционален числу
Рис. 3.
23.
Схема
возникновения вынужденного
излучения: N
i
, E
i
(i=1,2) –
населенности и энергии
уровней.

Страницы