Затухание и усиление поля в резонаторе

В разделе 18.1 представлена модель, которая позволяет описать квантовым образом затухание и усиление поля в резонаторе. Далее в разделе 18.2 излагается общая формулировка динамики малой системы, взаимодействующей с большим резервуаром. В разделе 18.3 с помощью этого формализма выведено основное кинетическое уравнение для модели резонаторного поля, взаимодействующего с пучком двухуровневых атомов. Здесь мы используем как теорию возмущений, так и точное описание. Точный подход немедленно даёт основное [c.562]

Затухание и усиление поля в резонаторе [c.563]

Книга является практически исчерпывающим введением в современную квантовую оптику и охватывает широкий спектр вопросов, в том числе неклассические состояния света, методы инженерии и реконструкции квантовых состояний, квантовую томографию, метод ВКБ и фазу Берри, динамику волновых пакетов и интерференцию в фазовом пространстве, квантовые осцилляции Раби, квантовые распределения в фазовом пространстве и методы их измерения, процессы затухания и усиления поля в резонаторах, динамику ионов в ловушках, оптику атомов в квантованных световых полях, квантовое перепутывание как инструмент для квантовых измерений. Оригинальный подход с акцентом на фундаментальную роль пространства фазовых переменных позволяет автору очень наглядно излагать и интерпретировать разнообразные эазделы квантовой оптики, облекая книгу в форму, тонко дополняющую другие издания в этой области. Написанная в полифоническом ключе и с большим педагогическим мастерством, книга найдет своего читателя как среди студентов и молодых ученых, теоретиков и экспериментаторов, только осваивающих квантовую оптику и смежные разделы физики, так и в искушенном физическом сообществе. [c.1]

Уравнения (2.1) описывают характер взаимодействия поля излучения в резонаторе с активной средой. Физический смысл уравнений достаточно прост. Уравнение (2.1а) показывает, что скорость изменения энергии поля в резонаторе определяется соотношением скоростей двух процессов затухания поля в резонаторе за счет различного рода потерь, в том числе и на выходное излучение — г /тр, и возрастания поля в резонаторе за счет усиления в активной среде D (i))wNValVp из-за вынужденного излучения возбужденных ионов Nd +. Уравнение (2.16) показывает, что скорость изменения инверсной населенности активной среды определяется соотношением скоростей двух процессов уменьшения населенности метастабильного уровня за счет спонтанных переходов -С характерным временем Т (—N/Ti), вынужденных переходов D (o)wNl/ соо) и возрастания населенности метастабильного уровня за счет действия источника накачки с характерным време-йем Ti(NelTi). [c.48]

Пространственная структура лазер- ного пучка зависит от геометрии оптического резонатора. От других известных типов резонаторов (например, микроволновых) оптический отличается тем, что его размеры велики по сравнению с длиной волны [ (Ю" 10 ) X], поэтому он обладает большим числом мод. Однако это открытый резонатор, образованный двумя далеко разнесенными зеркалами, и большинство мод характеризуется сильным затуханием из-за ухода излучения за его пределы. Моды с малыми потерями должны (в приближении геометрической оптики) соответствовать такому направлению распространения излучения, чтобы после повторных проходов и отражений излучение не выходило из резонатора. Требование существования таких мод налагает ограничения на соотношение между длиной резонатора и радиусами кривизны его зеркал, известные как условия устойчивости (неустойчивый резонатор может использоваться только в системах с очень высоким уровнем усиления в активной среде). Из-за ограниченного размера зеркал распространение света в резонаторе сопровождается дифракционными явлениями, и в общем случае задача расчета поля в резонаторе оказывается довольно сложной. [c.449]

Пороговая мощность накачки непрерывного лазера. Пороговая мощность накачки, как уже отмечалось, обеспечивает равенство усиления и потерь света в лазере при круговом обходе резонатора (такое состояние называется порогом генерации лазера). Из этого условия легко найти выражение для пороговой мощности накачки. Для этого можно воспользоваться уравнением генерации одномодового лазера (2.1а), из которого определяется пороговая концентрация инверсной населенности активной среды Л пор и затем пороговая мощность накачки. Действительно, первый член уравнения в левой части (—wjx ) описывает затухание поля за счет потерь в резонаторе, а второй член D ni)Vg,wNусиление поля в активной среде с инверсией населенности ионов неодима, равной N. При некоторой пороговой инверсии Л пор оба члена сравниваются по абсолютной величине, производная dwjdt обращается в нуль и дальнейшее, даже малое повышение инверсии, обусловливая положительную производную энергии поля во времени, приводит к генерации света в лазере, т. е. пороговое значение концентрации инверсии населенности находится из (2.1а) при равенстве нулю производной dwjdt. [c.58]

Рис. 18.1. Модель затухания или усиления одной резонаторной моды. Поток эезонансных двухуровневых атомов проходит через полость (вверху) вблизи пучностей полевой моды. Атомы находятся в состоянии статистической смеси возбуждённого а) и основного 6) состояний, населённости которых задаются эаспределением Больцмана с температурой Т. Если в основном состоянии находится больше атомов, чем в возбуждённом (слева), то большее число атомов возбуждается полем полости, забирая его энергию, т. е. фотоны из резонатора, по сравнению с числом обратных процессов передачи возбуждения от атома к полю. Следовательно, поле резонатора, в среднем, теряет фотоны, то есть резервуар двухуровневых атомов с температурой Т приводит к затуханию этого поля. Отметим, что никаких измерений внутреннего состояния атомов, взаимодействующих с резонаторным полем, не производится. Для резервуара известны только населённости состояний, которые определяются температу-эой. Если атомы обладают инверсией, т. е. больше атомов в возбуждённом состоянии, чем в основном (справа), то они усиливают поле, передавая ему возбуждения. В такой ситуации населённости уровней описываются распределением Больцмана с отрицательной температурой

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...