Излучательные и безызлучательные переходы

Излучательные и безызлучательные переходы [c.96]

Как обсуждалось во введении и 1.2, населенности энергетических уровней ионов неодима активной среды определяются совокупностью процессов накачки и спонтанных излучательных и безызлучательных переходов между уровнями активных ионов. Поэтому необходимо уметь рассчитывать населенности основных уровней энергии ионов неодима с учетом указанных процессов. В общем виде эта задача решается сложно, однако применительно к нашему случаю (близости среды к идеальной четырехуровневой) с достаточной степенью точности при отсутствии генерации могут быть получены простые аналитические выражения для численных оценок населенностей основных лазерных уровней. Эти выражения позволяют оценить пороговые значения мощности накачки и инверсной населенности, коэффициент усиления активной среды, стационарное значение инверсной населенности и т. д. Все эти параметры играют важную роль в лазерах и непосредственно использу- [c.28]

В кристаллах рассматриваемого типа процессы преобразования поглощенной энергии протекают, как правило, в пределах одного центра или ограниченного их числа, и не связаны с полупроводниковыми явлениями. В этом случае проблема сводится к вопросам перераспределения энергии возбуждения по уровням возбужденного состояния центра или ансамбля центров и к вопросам дезактивации возбужденного центра посредством излучательных и безызлучательных переходов в основное состояние, осуществляющихся прямым или ступенчатым образом. [c.96]

Для отдельного рассмотрения излучательных и безызлучательных переходов положим [c.221]

Переходы могут быть излучательными и безызлучательными. При излучательном переходе энергия излучаемого кванта зависит от энергий уровней, между которыми совершается прямой переход, и практически лежит в любом месте диапазона длин волн электромагнитного излучения от у-излучения до частот радиодиапазона. При безызлучательных переходах энергия превращается в тепловую энергию колебаний кристаллической решетки. [c.60]

При переходе же к режиму генерации практически все излучение концентрируется в плоскости р — ft-перехода, распространяясь перпендикулярно отражающим граням. Кроме того, при / > /дор вследствие роста вероятности вынужденных оптических переходов увеличивается отношение вероятностей излучательной и безызлучательной рекомбинации. Все это приводит к резкому росту мощности излучения и излому кривой зависимости от тока I при / = /пор (рис, 12.22). [c.343]

В качестве заключительного комментария к этому разделу мы вновь подчеркнем, что полученные нами результаты справедливы лишь тогда, когда можно считать, что уровень 1 является пустым. Это выполняется в случае, когда tj т, где Т) — время жизни уровня 1. Если tj сравнимо с т, то предыдущие уравнения необходимо видоизменить. Особенно простой случай реализуется тогда, когда время жизни %2i (излучательное плюс безызлучательное) перехода 2->1 равно полному времени жизни уровня 2 (т. е. T2g->-oo). В этом случае после несколько утомительных, но простых вычислений можно показать, что выражения (5.26), (5.29а), (5.30) и (5.33) остаются справедливыми, в то время как соотношение (5.27) в рамках приближения N -С Nt принимает вид [c.249]

Метод матрицы плотности в дальнейшем усиленно развивался, в особенности при изучении ядерной магнитной релаксации [5—10]. Мы ограничимся рассмотрением разбавленных систем, в которых энергия взаимодействия между частицами значительно меньше расстояний между энергетическими уровнями, а также гораздо меньше разностей между этими расстояниями для одной частицы. Случай эквидистантных уровней рассматриваться не будет. Эти предположения обычно выполняются в оптической области спектра, а иногда и в СВЧ области для разбавленных парамагнитных материалов. Широта области, в которой гамильтониан случайных взаимодействий имеет постоянную спектральную плотность, обычно превышает ширину линий отдельных переходов. Эти переходы связаны с излучательными и безызлучательны-ми процессами, при которых происходит поглощение или излучение фотонов и (или) фононов. Взаимодействие со случайными (тепловыми) полями излучения и колебаниями решетки включает эффект спонтанной эмиссии. Если воспользоваться терминологией теории магнитной релаксации, то рассматриваемый случай относится к модели быстрого движения в изотропной среде . В этом случае влияние гамильтониана случайных взаимодействий на движение матрицы плотности описывается феноменологическими параметрами затухания. [c.384]

Рекомбинация электронов и дырок в полупроводниках может вызываться несколькими независимыми конкурирующими процессами. Иногда удобно отдельно рассматривать непосредственные переходы зона—зона и переходы с промежуточными шагами. Более важны для нас различия между излучательными и безызлучательными процессами ре- [c.212]

Рис. 1.2. Излучательные (а, б, в) и безызлучательные (г, д) переходы в квантовой системе

Рассмотрим полосковый полупроводниковый ДГ-лазер. Пусть А — площадь полоски, d — толщина активной среды в направлении, перпендикулярном плоскости перехода. Обозначим скорость, с которой электроны (и дырки) инжектируются в единичный объем активного слоя, через Rp. Для вычисления этой скорости инжекции заметим вначале, что та часть инжектированных носителей, которые не рекомбинируют излучательно, испытывает безызлучательную электрон-дырочную рекомбинацию в основном на границах перехода. Следовательно, эту часть носителей можно рассматривать как если бы они вовсе не были инжектированы в активную область. Таким образом, нетрудно показать, что при данном токе / через переход Rp дается выражением [c.421]

Основными отличительными чертами процессов преобразования энергии в кристаллах с редкоземельными активаторами следует считать относительно малую вероятность безызлучательных переходов в широком температурном интервале и, в особенности, отсутствие термического равновесия по уровням возбужденного состояния. Последнее обстоятельство проявляется в наличии большого числа излучательных уровней, отстоящих иногда на десятки тысяч друг от друга. Изучение вопросов, связанных с распределением возбужденных ионов по этим уровням и влиянием на это распределение различных факторов типа основного вещества, концентрации активатора, температуры и т. п., представляется чрезвычайно важной задачей экспериментального исследования активированных кристаллов. [c.96]

Линия "к = 570 нм исчезает при повышении температуры до комнатной. Эта линия не укладывается в схему уровней иона Но Ч При 450° К верхний излучательный уровень тушится и линия А. = 490 нм исчезает. Чтобы более подробно изучить тушение различных излучательных уровней при повышении температуры, была исследована температурная зависимость интенсивности люминесценции для групп линий Я — 490 и 540 нм (рис. 4). Как видно из рисунка, группа линий А, = 490 нм быстро затухает при повышении температуры, а интенсивность группы линий Я = 540 нм проходит через максимум. Наблюдаемое явление можно объяснить тем, что при повышении температуры увеличивается вероятность безызлучательных переходов, происходит тушение верхнего излучательного уровня Fg, благодаря чему увеличивается населенность более низкого излучательного уровня При дальнейшем повышении температуры этот уровень также тушится. [c.124]

Следует заметить, что различные механизмы затухания не обязательно должны быть связаны с одной и той же температурой. Ярким примером этого является процесс накачки лазера некогерентным излучением. В телесном угле, охватываемом лампой-вспышкой, некогерентные излучательные процессы имеют высокую температуру, в других направлениях — много меньшую, а безызлучательные переходы, связанные с решеткой, характеризуются температурой кристалла. В газовом лазере процессы столкновений с электронами описываются одной температурой, столкновений со стенками — другой и т. д. [c.65]

Р. электронов и дырок в ПП, исчезновение пары электрон проводимости — дырка в результате перехода эл-на из зоны проводимости в валентную зону. Избыток энергии может выделяться в виде излучения (излучательная Р.) возможна также безызлучательная Р., при к-рой энергия расходуется на возбуждение колебаний крист, решётки или передаётся подвижным носителям заряда при тройных столкновениях (ударная Р.). Р. может происходить как при непосредств. столкновении эл-нов и дырок, так и через примесные центры (центры Р.), когда эл-н сначала захватывается из зоны проводимости на примесной уровень в запрещённой зоне, а затем переходит в валентную зону. Скорость Р. (число актов Р. в ед. времени) определяет концентрацию неравновесных носителей заряда, создаваемых внеш. воздействием (светом, быстрыми заряж. ч-цами и т. п.), а также время восстановления равновесной концентрации после выключения этого воздействия. Излучательная Р. проявляется в люминесценции кристаллов и лежит в основе действия полупроводниковых лазеров и светоизлучающих диодов. [c.632]

В источниках света необходимо добиваться максимального значения параметра, называемого внутренней квантовой эффективностью Пвнут- О определяется отношением числа генерируемых фотонов к числу носителей, пересекающих переход. Ясно, что эта величина зависит от относительной вероятности излучательных и безызлучательных переходов. Эта вероятность в свою очередь зависит от структуры перехода, примесных уровней в полупроводнике и от типа полупроводника. [c.218]

Интенсивность и форма спектра, а также длительность неравновесного излучения твердого тела, возникающего при поглощении возбуждающего света, изменяются с температурой. Имеются два параллельных механизма, под действием которых распадается возбужденное состояние испускание кванта света и безызлучательный переход на основной уровень. При увеличении температуры с большей вероятностью происходит безызлучательный распад возбужденных состояний после поглощения света. По этой причине интенсивность люминесценции падает с температурой. Для наиболее простого случая запишем уравнение для скорости, с которой измененяется концентрация п возбужденных уровней вследствие излучательных (с частотой и безыз-лучательных (с частотой переходов [c.86]

В то же время для межзонных переходов с возбуждением экситона, у которого излучательное и безызлучательное времена жизни сопоставимы и величины гр vi А имеют один порядок, введение Osqw нецелесообразно (подробнее об экситонных оптических спектрах см. п. 3.5). [c.40]

Работа лазера без генерации (например, на стадии накопления инверсии в моноимпульсном генераторе) сопровождается более высоким относительным тепловыделением по сравнению с излучающим лазером (формулы 3 и 4 табл. 14), так как во время генерации из-за большой вероятности вынужденных переходов практически вся запасенная на верхнем рабочем уровне энергия преобразуется в излучение, а без генерации, наряду с излучательными переходами, происходят безызлучательные переходы на нижележащие уровни (квантовый выход люминесцен- [c.127]

Не только скорости излучательных переходов, но и скорости безызлучательных переходов могут существенно отличаться от значений, типичных для более интенсивных разрешенных переходов, что объясняется определенными правилами отбора. Сказанное справедливо, например, для переходов между синг-летными и триплетными системами органических молекул, что показано на рис. 1.8. Молекула может относительно, долго (до нескольких секунд) находиться на наинизшем триплетном уровне не только при отсутствии соударений в пространстве, но и при сильном взаимодействии между молекулами в жидкости. Такие относительно долгоживущие мет астаб ильные уровни встречаются, в частности, также у ионов, внедренных в кристаллическую решетку. Например, верхний лазерный уровень рубинового лазера (уровень перехода в ионе Сг +, соответствующий длине волны Я = 0,694 мкм) при [c.34]

Оптическая накачка переводит молекулу из электронного состояния 5о в электронное состояние 51. Возбужденная молекула быстро (за время порядка 10 с) безызлучатель-но релаксирует на нижний колебательный уровень состояния 51, отдавая избыток энергии растворителю. Далее молекула может совершить либо излучательный переход 51 5о (лазерный переход), либо один из следующих трех переходов, конкурирующих с лазерным переход 51- 52, связанный с дополнительным поглощением излучения накачки безызлучательный переход 51->- 5о внутренняя конверсия), безызлучательный. переход синглет-три-плетная конверсия). Синглет-триплетная конверсия может приводить затем к дополнительному поглощению излучения накачки на переходе триплет-триплетное поглощение). Наряду с последним переходом возможны также безызлучательный и излучательный переходы 5о. [c.38]

Однако все эти рассуяздения еще очень далеки от реальной ситуации. Дело в том, что нарисованная картина существенно изменится, если мы учтем взаимодействие осциллятора со средой. В этом единственно осуществимом в реальности случае, крбме эйнштейновских, излучательных переходов, которые мы до сих пор только и рассматривали, имеют место также и безызлучательные,так называемые релаксационные переходы. Эти переходы приводят к размену энергии коле- [c.27]

Из (12.26) следует, что для получения максимальной внутренней эффективности светодиода следует по возможности увеличить отношение вероятности излучательной рекомбинации к безызлуча-тельной. Безызлучательная рекомбинация, как правило, определяется в основном глубокими рекомбинационными центрами, излу-чательная же идет обычно в результате межзонных переходов (рис. 12.11, а), переходов из зоны проводимости на мелкие акцепторные уровни (рис. 12.11, 6) или с мелких донорных уровней в валентную зону (рис. 12.11, б). Вероятность безызлучательной рекомбинации можно уменьшить, очистив полупроводник от глубоких рекомбинационных центров. Сделать это очень трудно, так как сечение захвата носителей некоторыми примесными центрами, например медью, велико и требуется очень высокая степень очистки оттаких примесей. Поэтому качество светодиодов в значительной мере зависит от степени очистки исходных материалов и совершенства технологии изготовления диодов. [c.332]

Посмотрим теперь, что происходит, когда на молекулу действует электромагнитное излучение. Прежде всего папомппм, что правила отбора требуют, чтобы А5 = 0. Следовательно, син-глет-синглетные переходы являются разрешенными, а синглет-триплетные—запрещенными. Поэтому благодаря взаимодействию с электромагнитным излучением молекула может перейти из основного состояния 5о на один из колебательных уровней состояния Si. Поскольку вращательные и колебательные уровни являются неразрешенными, спектр поглощения будет представлять собой широкий бесструктурный переход, что и видим на рис. 6.29 для родамина 6G. Важная особенность красителей состоит в том, что они имеют чрезвычайно большую величину ди-польного матричного элемента ц. Это объясняется тем, что л-электроны свободно движутся на расстояниях, сравнимых с размером молекулы а, а поскольку а — достаточно большая величина, ц также велико (ц еа). Отсюда следует, что сечение поглощения а, которое пропорционально также велико ( 10 см ). Молекула в возбужденном состоянии релакси-рует за очень короткое время (безызлучательная релаксация, Тбезызл 10 с) на самый нижний колебательный уровеньсостояния 5ь С этого уровня она совершает излучательный переход на некоторый колебательный уровень состояния So (флуоресценция). Вероятность перехода определяется соответствую- [c.390]

Итак, все квантовые переходы можно разделить на безызлучательные и излучательныс. К излучательным переходам относятся переходы как с поглощением квантов света, так и с испусканием. Исп скание света (фотонов) может быть спонтанным и вынужденным. Кроме того, квантовые переходы подразделяются на одно-, двух- и многофотонные. В зависимости от того, как изменяются электронная и ядерная плотности в молекуле при квантовых переходах, они называются электрическими дипольными, магнитными дипольными и электрическими квадрупольпыми переходами. [c.50]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...