Введение
История
Принцип действия
 вынужденное излучение
 среда с инверсией населённости
 устройство лазера
 спектр излучения
Режимы работы
Типы
Свойства излучения
Применение

Среда с инверсией населённости

В некоторых специальных случаях оказывается возможным создать такие условия, что выполняется условие n2 > n1. При этом вынужденные переходы вниз преобладают и поставляют в световую волну больше энергии, чем теряется в результате переходов вверх. Световая волна в этом случае не ослабляется, а усиливается.

Среда, для которой n2 > n1, называется средой с инвертированной населенностью, и условие инверсии n2 > n1 является необходимым условием для усиления волны средой и работы лазера.

При термодинамическом равновесии инверсия существовать не может, так как на верхнем уровне частиц меньше, чем на нижнем. Поэтому для получения инверсии среду нужно увести от состояния равновесия. Для создания активной Среды необходимо избирательное возбуждение атомов, обеспечивающее преимущественное заселение одного или нескольких уровней энергии. Инверсия населенностей в лазерах достигается в результате совместного действия процессов заселения (накачки) соответствующих уровней и их дезактивации (очистки). Согласно рисунку 1, для достижения стационарной инверсии необходимо выполнение соотношения F2τ2 > F1τ1, то есть произведение скорости накачки на время релаксации для верхнего уровня должно быть больше, чем для нижнего. Из этого следует, что предпочтительной является селективная накачка и что инверсия может быть достигнута не только за счет преимущественного заселения верхнего лазерного уровня, но и за счет высокой скорости очистки нижнего.

Заселение уровней в лазерах может осуществляться:

  • за счет поглощения света (оптическая накачка). Одним из наиболее простых и эффективных методов является метод оптической накачки, который был использован в первом Л. на рубине. Подбирая источник света с соответствующим спектром, можно обеспечить высокую селективность накачки. Наиболее успешно этот вид накачки используется в твердотельных (на кристаллах и стеклах) лазерах и в лазерах на красителях.
  • в неупругих столкновениях атомов и молекул со свободными электронами, при которых часть энергии электрона идет на возбуждение атома или молекулы. Свободные электроны могут создаваться или в газовом разряде, или вводиться в газ в виде пучка, сформированного в ускорителе.
  • за счет неупругих столкновений атомов рабочего вещества с возбужденными атомами или ионами вспомогательного газа с передачей энергии возбуждения от них рабочему веществу. В некоторых типах столкновений передача энергии носит резонансный характер и достигается высокая степень селективности заселения уровней.
  • в процессе специально подобранных химических реакций (химическая накачка); при этом возбуждаются колебательные уровни молекул, причем возбуждение может быть селективным.
  • за счет нагрева (тепловая накачка). Этот метод используется для накачки колебательных уровней в молекулах, инверсия на переходах между которыми осуществляется за счет различных времен релаксации для верхнего и нижнего лазерных уровней при быстром адиабатическом расширении газа. На этом принципе основана работа газодинамических лазеров.

    Очистка возбужденных состояний осуществляется: спонтанным излучением; в столкновениях с электронами или атомами примесного газа, при которых энергия возбуждения передается от рабочего вещества электронам или атомам примеси; при адиабатическом расширении газа; в специально подобранных химических реакциях.

    Таким образом, среда с инверсией населенности способна усиливать световую волну. При коэффициенте усиления на единицу длины α и длине среды l поданный на ее вход сигнал интенсивностью I1 будет усилен (при отсутствии насыщения) до значения I2 = I1eα на выходе; то есть таким образом может быть реализован оптический усилитель когерентного сигнала с коэффициентом усиления по мощности G = eα

    • Общая физика
    зарядка samsung yp. смотреть порно видео анна порно Бледанс и Стефани порно секс видео. дом секс парнуха секс фото и Дженнифер секс фото бесплатно