Сечение перехода, коэффициенты поглощения и усиления

Сечение перехода, коэффициенты поглощения и усиления [c.54]

Коэффициент усиления света, проходящего через кристалл, связан с характеристикой перехода так называемым эффективным сечением перехода в [18, 20, 22, 31]. Предположим, что через активную среду длиной /а распространяется пучок монохроматично-го излучения с поперечным сечением S, мощностью Р (рис. 1.10). Частота света v совпадает точно с центром какой-либо линии усиления (или поглощения), соответствующей переходу ионов неодима между некоторыми двумя уровнями (например, 3 и 2). При прохождении среды мощность светового пучка изменится следующим образом [18, 20] [c.23]

Величины 4а ( ь) и 012 (соь) называются коэффициентом поглощения и поперечным сечением атомной системы. [В случае часто вводят в рассмотрение коэффициенты усиления g y( o)=— а(со).] Эти соотношения получены в предположении, что вклады отдельных молекул аддитивны. В плотных газах, жидкостях и твердых телах справедливость этого предположения следует проверять в каждом отдельном случае. Ясно что при N >N2 (это неравенство всегда выполняется, например, в случае теплового равновесия) процессы поглощения преобладают, вследствие чего проходящее излучение ослабляется. Напротив, при N2>N происходит усиление вынужденного излучения. Зная вероятности переходов в единицу времени, можно также рассчитать изменения населенностей уровней системы, вызванные элементарными процессами излучения. Вследствие процессов поглощения число возбужденных систем [c.21]

Для действия лазера необходимо не только эффективное заселение верхнего уровня рабочего перехода, но и быстрое опустошение нижнего уровня. В Не—Не-лазере нижние уровни 2р и Зр опустошаются в основном вследствие спонтанных переходов на уровни 1л. Вероятность этих переходов достаточно велика. Так, время жизни уровня 2р и большинства других уровней 2р составляет всего 2-10 с. Однако эффективному опустошению р-уров-ней может препятствовать значительная населенность уровней 1л. Два из них являются метастабильными, но и остальные опустошаются очень медленно вследствие пленения резонансного излучения. Поглощение излучения, испускаемого при спонтанных переходах с уровней 2р и Зр, атомами, находящимися на уровнях 1л, приводит к дополнительному заселению уровней 2р и Зр. Еще большую роль в заселении этих уровней играет электронное возбуждение с уровней 1л, эффективное сечение которого очень велико. Вследствие этого необходимым условием создания инверсной населенности является не слишком высокая концентрация атомов на уровнях 1л. Опустошение этих уровней происходит в основном при столкновениях со стенками разрядной трубки, к которым диффундируют возбужденные атомы. Процесс диффузии протекает тем быстрее, чем меньше диаметр трубки. Именно этим объясняется экспериментально установленная зависимость ненасыщенного коэффициента усиления от диаметра разрядной трубки [c.304]

Посмотрим теперь, как необходимо изменить выражения для сечения перехода, усиления и коэффициента поглощения в случае вырожденных уровней. Для этой цели рассмотрим электромагнитную волну, проходящую сквозь среду с данными населенностями обоих уровней, и поставим вопрос о том, как нужно изменить уравнения (2.131а) и (2.1316). Очевидно, что уравнение (2.131а) по-прежнему справедливо. Скорость изменения полной населенности N2 верхнего уровня теперь должна учитывать все возможные переходы между уровнями i и /. Таким образом, мы имеем [c.86]

В проведенном рассмотрении предполагали, что частота света совпадает с центром линии усиления (или поглощения), где эти процессы максимальны и введенное сечение а относится именно к центру линии. В реальных ситуациях частота света может не совпадать с центром линии. В этом случае сечение перехода и соответственно коэффициенты усиления (или поглощения) будут меньше на значение, определяемое формой линии (1.3). Сечения основных лазерных переходов а активной среды АИГ-Nd достаточно хорошо изучены и изложены в [22, 27—29]. В табл. 1.3 и на рис. 1.11 приведены основные (самые сильные) линии генерации лазеров на АИГ-Nd, сечения переходов а и коэффициенты ветвле-ьия люминесценции Величина показывает относительную [c.24]

На ряду С усилением или поглощением монохроматичного светового излучения часто -встречаются и другае ситуации, когда попадающее в активную среду световое шлучение имеет широкий спектр. Как правило, такие ситуации имеют место для света накачки, который поглощается на переходах 1- . В этом случае коэффициент ноглощения света (если его спектр равномерен в пределах линий поглощения) вычисляется через интегральное по линии сечение перехода [c.25]

Таким образо м, зиая сечение перехода а, легко вычислить как коэффициент поглощения света на этом переходе аа, так, и коэффициент усилен ия /Са. В свою очередь о достаточно просто вычисляется путем измерения поглощения света Са в интересующем нас переходе и последующем применении выражения (1.6) с учетом больцма. новюкого распределения населенностей уровней ионо в. Поэтому сечение перехода часто применяется в спектроскопии кристаллов. [c.26]

Второй механизм, через который вариации температуры вызывают изменение характеристик лазерного излучения, состоит в температурной зависимости спектроскопических параметров активных сред. При повышении температуры изменяется взаимодействие иона активатора с решеткой, что влечет за собой деформацию контуров линий поглощения и люминесценции (сдвиг их по частоте, уменьшение степени неоднородности уширения линии и поперечного сечения вынужденных переходов), а также изменение населенности рабочих уровней активатора. Для неодимсодержащих сред эти эффекты уменьшают коэффициент усиления в активном элементе (см. п. 2.3), а вместе с ним — и КПД лазера. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...