ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Насыщение усиления из "Лазерное дистанционное зондирование " Значительная часть четырехуровневых лазеров хорошо описывается схемой из четырех уровней (рис 5.7, а). Однако во многих случаях населенность возбужденного состояния за счет быстрого безызлучательного релаксационного процесса в основном переводится на лазерный уровень, что делает оправданным использование трехуровневой модели, представленной на рис. 5.7, б. [c.176] В стационарных условиях коэффициент усиления должен быть равен эффективному коэффициенту потерь, т. е. [c.178] Следует заметить, что интенсивность насыщения / в данном случае отличается множителем (1+ ) от интенсивности насыщения Р, определяемой формулой (4.40), в случае насыщения флюоресценции. [c.178] Если принять во внимание то, что выражение 8nv / представляет собой плотность мод излучения в единичном интервале частот, то из соотнощения (5.48) следует, что плотность энергии насыщения соответствует такой ситуации, когда в каждой моде имеется один фотон (выражение 8nv / учитывает две возможные поляризации излучения). Зависимость интенсивности излучения от скорости накачки представлена на рис. 5.8. Как следует из рисунка, при = 25 интенсивность когерентного лазерного излучения при генерации одной моды равна интенсивности спонтанного излучения во всех модах. [c.179] С расстоянием, как это происходит и до возникновения генерации. Начальное значение интенсивности / (0) фактически определяется спонтанным излучением. [c.181] Отсюда следует, что в условиях насыщения, прирост интенсивности излучения в активной среде равен произведению объемной скорости накачки, энергии фотона и длины пройденного в активной среде пути. Это можно интерпретировать следующим образом в идеальных условиях каждая молекула (или атом), находящаяся на верхнем лазерном уровне, отдает фотон лазерному излучению. [c.182] мы видим, что (в стационарном состоянии) коэффициент усиления активной среды растет с увеличением скорости накачки (за счет роста Jf) до тех пор, пока коэффициент усиления не станет равным потерям в расчете на единицу длины, после чего наступает насыщение, и коэффициент усиления перестает расти с увеличением скорости накачки. Это понятно, если принять во внимание то обстоятельство, что инверсия населенностей при этом снижается до своего порогового значения. [c.182] Возникает вопрос как насыщение влияет на спектральную кривую коэффициента усиления В частности, сказывается ли насыщение на кривой коэффициента усиления в отдельных частотных интервалах или на всех частотах Для того чтобы ответить на эти вопросы, мы прежде всего должны знать, какой из механизмов ущирения линии является определяющим для лазерного перехода. [c.182] Уширение линии называется однородным, если линии каждой молекулы (или атома) уширяются одинаковым образом. Следовательно, в случае однородного уширения все молекулы (или атомы) имеют одну и ту же форму и ширину линии, и поэтому независимо от частоты одинаково взаимодействуют с излучением. Такие, например, механизмы уширения, как естественный и столкновительный, дают однородное уширение. При однородном уширении насыщение коэффициента усиления происходит также однородно, и лазерная генерация осуществляется на частоте той моды резонатора, которая первой испытывает насыщение. Эту ситуацию иллюстрирует рис. 5.10. Верхняя кривая — потенциально возможная кривая коэффициента усиления в отсутствие генерации, а нижняя — фактическая кривая коэффициента усиления с учетом насыщения и генерации на частоте v . [c.182] Фактически здесь имеет место смешанный механизм уширения, когда форма и ширина линии определяются сверткой однородного и неоднородного контуров линий (см. разд. 3.4.3 настоящего издания). — Прим. ред. [c.183] Насыщение, генерация и выжигание дырок в случае неоднородно уширенной линии. [c.184] Вернуться к основной статье