激光原理復習第二章(編輯修改稿)
2025-06-15 02:22 本頁面
【文章內容簡介】 單模 振蕩速率方程組 (三能級 , 四能級系統(tǒng) )(重要 ) 單模 (單縱模 )： TEMq00激光系列模式中 ,縱模序數(shù) q確定的激光模式 具有一定諧振頻率和一定腔內損耗的準單色光(具有極窄的模式頻帶寬度 ) 利用頻率梳圖說明單縱模激光器和單橫模激光器 三能級 系統(tǒng)的能級躍遷特點和躍遷示意圖 w13 A31 S31 S32(快速熱馳豫 ) A21 S21 w21 w12 E3 激光上能級 (亞穩(wěn)態(tài) ) 泵浦上能級 激光下能級 (或泵浦下能級 ) E2 E1(基態(tài) ) 3131323131 。, ASSAS ???? 2121 AS ??躍遷過程 ② 激光上能級 E2 為亞穩(wěn)能級 (長壽命 )，未形成激光時 n2粒子將主要以自發(fā)躍遷 A21形式返回 E1， A21較小。 當粒子抽運到 E2上的速率足夠高，形成集居數(shù)反轉狀態(tài)，腔內形成激光， E2和 E1間的受激輻射 W21和吸收躍遷 W12將占絕對優(yōu)勢。 w13 A31 S31 S32(快速熱馳豫 ) A21 S21 w21 w12 E3 激光上能級 (亞穩(wěn)態(tài) ) 泵浦上能級 激光下能級 (或泵浦下能級 ) E2 E1(基態(tài) ) 3131323131 。, ASSAS ???? 2121 AS ??① 基態(tài) E1能級原子激發(fā)到高能級 E3上 (W13) E3粒子數(shù)密度 n3主要以無輻射躍遷 S32(熱馳豫 ) 形式極為迅速地轉移到激光上能級 E2。其次也以自發(fā)輻射 A3無輻射躍遷 S31等方式返回基態(tài)。 n3趨于 0 三能級 系統(tǒng)的 單模振蕩速率方程組 ? ?31323131313 SSAnWndtdn ????? ? 212212121213232 WnASnWnSndtdn ?????nnnn ??? 321Rlll NWnWndtdN???? 121212ni : 第 i 能級上的粒子數(shù)密度 n : 工作物質的總粒子數(shù)密度 形式一 又因為： ? ?lNvW 02121 ,????? ? ? ? ll NvffNvW 0211201212 , ?????? ??代入方程組的第 4方程中得： ? ? ? ? 3232121202111222 , SnASnNvnffndtdnl ??????????? ??? ???? ?323131313 SAnWndtdn ???nnnn ??? 321? ?Rllll NNvnffndtdN???? ????????? ??0211122 ,形式二 注意：在光子數(shù)方程中忽略了少量自發(fā)輻射非相干光子的貢獻！ 典型的三能級系統(tǒng)：紅寶石、慘鉺光纖。 四 能級 系統(tǒng)的能級躍遷特點和躍遷示意圖 E3 上能級(亞穩(wěn)態(tài) ) 泵浦上能級 E0(基態(tài) ) E2 激光下能級 E1 w03 A30 S30 S32(熱馳豫 ) A21 S21 w21 w12 S10 3） E1態(tài)原子向基態(tài)躍遷速率很高 n1→0 E 1為空能級 E2 和 E1 之間更易實現(xiàn)粒子數(shù)反轉！ 四能級 系統(tǒng)的 單模 振蕩速率方程組 ? ? ? ? 32321212021112
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