激光原理與技術(shù)--第二章激光器的工作原理(存儲(chǔ)版)
【正文】 00312WASWSSWNN???由 N2N1，得到實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的必要條件是： 21010310SWAS?45 ? E1和 E2間的熱躍遷幾率近似有如下關(guān)系： 100 1 2 1EEKTs A e??所以有 100 3 2 1EEKTW A e???E1E0KT，所以 10 1EEKTe???W03表示泵浦水平， A21表示上能級(jí)到下能級(jí)的自發(fā)躍遷幾率 同三能級(jí)系統(tǒng)相比，四能級(jí)系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 46 ?四能級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，對(duì)泵浦水平要求低得多，意思四能級(jí)系統(tǒng)較之三能級(jí)系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)激光振蕩 ?由上式， E1和 E0能級(jí)的能量差越大，對(duì)四能級(jí)系統(tǒng)越有利，因此需要選擇合適的工作物質(zhì) ?已有的性能較好的激光器絕大多數(shù)屬于四能級(jí)系統(tǒng) 47 量轉(zhuǎn)換 ?激光器組成 48 固體激光器基本結(jié)構(gòu) 1. 激光工作物質(zhì) 2. 泵浦源 3. 聚光腔 4. 諧振腔 5. 冷卻與濾光 49 固體激光器的能量轉(zhuǎn)換 50 A21 B12 B21 E2 S32 E1 W03 E3 E0 b) 四能級(jí) A21 B12 B21 E2 S32 E1 W13 E3 a) 三能級(jí) A31 A30 量子效率 優(yōu)質(zhì)紅寶石 : 普通紅寶石 : 釹玻璃 : YAG: ~1 3213 2 3 1SSA?三能級(jí) = +0 1 2? ? ???亞穩(wěn)態(tài)發(fā)射的熒光光子數(shù)量子效率工作物質(zhì)從光泵吸收的光子數(shù)3213 2 3 0 3 1SS A A?四能級(jí) = ++2122 1 2 1AAS? ??51 斯托克斯損失或斯托克斯比 0p??A21 B12 B21 E2 S32 E1 W03 E3 E0 b) 四能級(jí) A21 B12 B21 E2 S32 E1 W13 E3 a) 三能級(jí) A31 A30 0,p??激光頻率泵浦光頻率52 輸出耦合系數(shù) TT ??T?，輸出鏡透射率，諧振腔往返損耗率53 值 ?黑體輻射 m1hkThe?? ? ??????238單色輻射密度：（ ）＝c2898維恩位移定律： ( m )＝T (K )54 黑體輻射 55 波耳茲曼分布 2 2 11()e x p ( )N E EN k T???E2 E1 A21 B21 B12 3419235032 102 1 10 10T 300300 / 502101mh J sE E h Jk J KKT k hc mNeN????????????? ? ? ????
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