Линия однородно уширенная

Прежде всего рассмотрим однородное уширение. При этом считается, что за уширение линии ответствен каждый атом. [c.65]

К однородным видам уширения относятся естественное уширение (см. задачу 17) и уширение, обусловленное соударениями атома с другими атомами, ионами, электронами и со стенками сосуда. При однородном уширении контур спектральной линии излучения всегда совпадает с контуром линии поглощения и имеет так называемую дисперсионную форму, характерную для затухающего осциллятора [c.286]

В большинстве случаев одновременно имеют место оба типа уширения линий. При этом контур линии излучения и поглощения отдельного атоМа определяется однородным уширением и дается функцией K(v— vo), где Уо — центральная частота излучения этого атома. [c.287]

Рис. 109. Насыщение усиления активной среды (1—к°(т) 2—к )) а—при однородном уширении линии, б — при наличии неоднородного уширения

Рис. 111. Генерация продольных мод ОКГ (1—K°(v) 2—K(v)) а — при однородном уширении линии б — при наличии неоднородного уширения (Avh>Av>Avj )

Величина коэффициента усиления при стационарной генерации устанавливается вследствие явления насыщения усиления. Выше мы видели ( 3), что оно носит разный характер при однородном и неоднородном уширении спектральной линии рабочего перехода, вследствие чего спектральные свойства генерации оказываются различными, см. рис. 111. Здесь взят наиболее типичный случай, когда ширина атомной линии значительно превышает расстояние между соседними продольными модами резонатора. Для простоты предположено, что в ОКГ выделена одна поперечная мода. В случае однородного уширения (а) стационарная генерация осуществляется только на той продольной моде, которая ближе всего расположена к центру атомной линии vq. На других модах генерация не возникает, так как коэффициент усиления оказывается ниже уровня потерь. Если имеется неоднородное уши-рение (б), то генерация происходит на всех продольных модах, для которых К° ) Кп- [c.292]

При комнатной температуре рубин характеризуется однородным уширением линии рабочего перехода, которое обусловлено тепловыми колебаниями решетки и составляет - 11 см . Вследствие оптической анизотропии кристалла рубина излучение генерации имеет линейную поляризацию. [c.296]

В стёклах из-за неоднородности локальных электро-статич. полей линия люминесценции 1,06 мкм сильно уширена (до ДЛ, ж 30 им неоднородное уширение). В кристаллах ИАГ однородное уширение составляет примерно 0,7 нм. Сильное неоднородное уширение приводит к тому, что неодимовое стекло имеет меньшее усиление, а соответствующие лазеры —более богатую мо-довую структуру, чем гранат, активированный неодимом. Вместе с тем стекло допускает большее (до 6 ) введение активных центров. В литий-лантан-фосфат-ных стёклах допустимо почти полное замещение лития неодимом, приводящее к концентрации ионов превышающей (2—3)-10 см". Кристаллы ИАГ активируются до концентрации 1,5% в стехиометрия, замещении иона + на N6 . [c.320]

Однородно уширенная спектральная линия описывается кривой Лоренца, характеризующей затухающие колебания осциллятора (рис. 2, я) [c.676]

В данном разделе мы кратко обсудим различные механизмы уширения линии и связанные с этим свойства функции g(Av). Сразу же введем играющее важную роль различие между однородным и неоднородным механизмами уширения. Будем называть механизм уширения линии однородным, когда линия каждого отдельного атома и, следовательно, всей системы уширяется в одинаковой степени. Наоборот, механизм уширения линии будем называть неоднородным, когда он действует таким образом, что резонансные частоты отдельных атомов распределяются в некоторой полосе частот и, следовательно, линия всей системы оказывается уширенной при отсутствии уширения линии отдельных атомов. [c.41]

Первым механизмом однородного уширения линии мы рассмотрим тот, который обусловлен столкновениями. Он называется столкновительным уширением. В газах это уширение проявляется при столкновениях атома с другими атомами, ионами, свободными электронами или стенками резервуара, В твердых телах оно возникает за счет взаимодействия атома с фононами решетки. После того как произошло одно из таких столкновений, волновые функции атома i(r) и 2 (г) в выражении (2.23), а следовательно, и его электрический дипольный момент Л21 [c.41]

Насыщение поглощения однородно уширенная линия [c.72]

Рассмотрим вначале поглощающий переход N >N2) и предположим, что линия при этом переходе является однородно уширенной. Учитывая как спонтанное, так и вызванное падающей волной вынужденное излучение (рис. 2.14), для населенно- [c.72]

Рис. 2.16. Зависимость коэффициента поглощения однородно уширенной линии от частоты v для возрастающих интенсивностей насыщающего пучка.

Вычислив разность населенностей, образующуюся благодаря насыщению при облучении световым импульсом, с помощью выражения (2.86) можно получить соответствующий коэффициент поглощения среды для однородно уширенной линии. Для светового импульса, который является соответственно медленным или быстрым по сравнению с т, значение а дается выражением (2.141) [причем / = /(/)] или [c.77]

ЭТОМ форма линии поглощения для различных значений /(v) изменится так, как показано на рис. 2.19. Мы видим, что с увеличением /(v) в линии поглощения образуется провал на частоте v. Ширина этого провала того же порядка, что и ширина отдельных линий поглощения, представленных на рис. 2.18 в виде штриховых кривых, т. е. порядка ширины однородно уширенной линии. Аналогичные соображения применимы и к рассмотрению не поглощающего, а чисто усиливающего перехода. В этом случае действие насыщающего пучка будет выражаться в образовании провалов, но в контуре линии усиления, а не поглощения. Заметим также, что подобные рассуждения могут быть применимы при исследовании поглощения и насыщения усиления, вызванного световым импульсом достаточно высокой интенсивности. [c.80]

Вместо того чтобы наблюдать насыщение по схеме рис. 2.15, можно проделать то же самое, пользуясь лишь одним пучком света /(v) и измеряя коэффициент поглощения для этого пучка. Покажите, что в этом случае для однородно уширенной линии коэффициент поглощения определяется следующим образом [c.105]

Таким образом, можно сделать вывод, что лазер всегда имеет тенденцию работать в многомодовом режиме. Прп однородном уширении линии усиления это является следствием пространственного выжигания дырок, а в случае чисто неоднородной линии — следствием только спектрального выжигания дырок, поскольку моды взаимодействуют с различными наборами атомов и механизм пространственного выжигания дырок не играет никакой роли. Следует, однако, заметить, что в случае однородной линии при генерации нескольких мод с частотами вблизи центра линии усиления явление пространственного выжигания дырок усредняется наличием указанных мод. В этих условиях однородный характер линии не позволяет генерировать модам, находящимся дальше от центра линии усиления. Поэтому в случае однородной линии (по сравнению с неоднородной) допустима генерация для меньшего числа мод, находящихся вблизи максимума контура усиления. [c.257]

Тральной частоте лазерного перехода vq. Для неоднородно уширенной линии частота генерации в первом порядке (и точно для однородно уширенной линии) определяется средним взвешенным двух частот vo и V . При этом весовые множители оказываются обратно пропорциональными соответствующим ширинам линий. Таким образом, мы имеем [c.273]

В случае однородно уширенной линии спектр генерации, как показано в разд. 5.3.5.1, стремится сосредоточиться в узкой области около центральной частоты vq. При этом ширина спектра генерации и, следовательно, длительность импульса лазера определяются другим физическим механизмом. Обращаясь к рис. 5.41, предположим, что лазерный импульс конечной длительности проходит через модулятор в момент времени tm, соответствующий минимуму потерь. Выходящий из модулятора [c.314]

Теория активной синхронизации мод для однородно уширенной линии [c.537]

Иное дело при однородном уширении, когда каждый атом имеет одни и те же форму и положение линии усиления (и люминесценции), совпадающие с формой и положением результирующей линии всего ансамбля атомов. Казалось бы, в этом случае, если нет затворов и т.п., стационарная генерация должна осуществляться на одной моде с самым низким порогом возбуждения (частота наиболее близка к частоте максимума полосы усиления, дифракционные потери минимальны). [c.175]

Чтобы не слишком углубляться в теорию лазеров, будем считать, что модуляция добротности резонатора отсутствует, а накачка постоянна во времени и распределена равномерно по объему среды. Ограничимся наиболее важным случаем однородного уширения линии рабочего перехода, когда пространственная конкуренция способна существенно повлиять на ширину спектра генерации. Это позволяет отвлечься от особенностей среды и применить для коэффициента усиления ку (см ) весьма простую формулу [c.178]

Другими словами, нельзя выделить какую-либо группу атомов, определяющих заданную часть контура. Так, например, оцененная выше (Avp T -10 Гц) естественная ширина линии полностью удовлетворяет этому определению, так как ее возникновение связано со средней потерей энергии на излучение каждым атомом. Но значительно большее однородное уширение может возникнуть в результате столкновений атомов, приводящих к обрыву колебаний. Очевидно, что и в этом случае мы не можем указать, какая часть контура связана с излучением тех или иных атомов. При исследовании этого уширения оказывается полезным введение коэффициента затухания колебаний у, который может быть оценен в эксперименте. [c.66]

Имеются две качественно различные причины, вызывающие 3. с. п. Первая из них — это процессы необратимой релаксации, к рые приводят к распаду состояний I а> и 1 > (спонтанное испускание, неуи-ругне столкновения и т. д.) или к сбою их фаз (упругие столкновения). Эти процессы характеризуются временем поперечной релаксации и обусловливают т. н, однородное уширение спектральных линий (см. Ширина спектральной линии). [c.57]

Степень насыщения, как видно из ( ), убывает с увеличением отстройки частоты излучения от резонанса. Это приводит к деформации спектральных линий. В случае однородного уширения линия поглощения падающего излучения сохраняет лоренцову форму, однако её гаирина увеличивается в "V/l -Ь раз. Этот эффект ваз. полевым уширением или уширением вследствие насыщения. [c.248]

Неоднородно уширены линии примесных ионов в неоднородных кристаллах и аморфных твёрдых телах. Значительное однородное уширение (5са- 10 —10 с ) испытывают молекулярные линии в жидкостях и растворах. Вследствие перекрытия колебательно-вращат. полос Б большинстве случаев вместо отд. спектральных линий в спектрах поглощения и люминесценции наблюдаются широкие полосы. Во мн. экспериментах лазерной спектроскопии и радиоспектроскопии (особенно в пучковых) время взаимодействия атомов или молекул с полем излучения мало по сравнению с временем жизни возбуждённого уровня. В результате наблюдас.мый контур линии поглощения (или вынужденного испускания) испытывает т. н. время-пролётнос (или просто пролётное) уширение. При этом ширина контура (с/—размер области вза- [c.263]

В случае сложных неэллипсоидальных изоэнергетич. поверхностей наряду с уширением линии Ц. р. из-за процессов рассеяния (однородное уширение) возникает также т. н. неоднородное уширение, связанное с зависимостью от и if и с возникающим из-за этого разбросом Шс (см. выше). [c.431]

Уширение линии, связанное с конечностью времени жизни возбужденного состояния, принято называть однородным. В случае однородного уширения каждая возбужденная частица при переходе излучает линию с полной шириной Avl и спектральной формой qiiy) и поглощает кванты с частотой, лежащей в пределах контура <7l(v). При однородном уширении форма линии описывает спектральные характеристики каждой частицы и всего ансамбля частиц в целом. [c.21]

В случае когда линия является неоднородно уширенной, процесс насыщения оказывается более сложным. Поэтому мы здесь ограничимся лишь качественным его описанием (более подроб нос описание см. в задачах 2.22 и 2.23). Чтобы сохранить общ ность рассмотрения, будем считать, что уширение линии обус ловлено как однородным, так и неоднородным механизмами Следовательно, форму линии можно описать выражением (2.69) Результирующая форма линии gi(v —vo) дается сверткой вкла дов (Av) от однородно уширенных линий отдельных атомов Таким образом, в случае поглощения результирующий коэффи циент поглощения можно изобразить кривой, как показано на рис. 2.18, В этом случае при проведении эксперимента по схеме, представленной на рис. 2.15, падающая волна с интенсивностью I(v) будет взаимодействовать лишь с теми атомами, резонансные частоты которых располагаются вблизи частоты v. Соответственно только в этих агомах будет иметь место насыщение уровней, когда величина I (г) станет достаточно большой. При [c.79]

Рис. 5.6. Частотная зависимость усиления лазера от скорости иакачки Wp при условии насыщения (однородно уширенная линия).

Рассмотренная последней пространственная конкуренщ я мод нередко оказывает существенное (или даже решающее) влияние не только на ширину спектра, но и на угловую расходимость излучения. Несмотря на это, в тех же книгах пространственной конкуренции не уделено должного внимания. Более того, там можно найти не только сообщение о том, что однородность уширения линии автоматически влечет за собой одномодовую генерацию [136], но и совершенно противоположные утверждения о столь же автоматическом выходе в генерацию всех мод, потери которых уступают величине ненасыщенного усиления (усиления, которое развивается при данной накачке в отсутствие генерации) [100]. Истина лежит где-то посредине. Отметим еще, что по сравнению с первыми двумя эффектами на характере пространственной конкуренции в большей мере сказываются индавидуальные особенности резонатора все это побуждает нас остановиться на данном вопросе немного подробнее. [c.178]

Поэтому даже при однородном уширении линии для достижения одномодовой генеращш необходимо использовать спектральные селекторы — устройства, обеспечивающие резкое изменение добротности резонатора при небольших вариациях частоты (описание всевозможных их видов дано в [74]). Положив х Ь находим, что селектор, чтобы подавить генерацию на соседних боковых частотах, должен вносить на них дополни-тельнь е ( селективные ) потери при полном обходе резонатора не менее 2L (кус — зг( /8т + 1 3)/2. [c.179]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...