激光原理與技術--第一章輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件-資料下載頁
2025-03-21 03:12本頁面
【正文】 zzz dυυυ ??zkTm υz d υekTmndn z221 2)2(???zzz dυυυ ??zkTm υz d υekTmndn z221 2)2(???νzυzkTm υzD d υekTmndnd ννf z221 2)2()(????? 又由于： ? 所以有： ? 稱為多普勒增寬的線型函數(shù)或稱為高斯型線型函數(shù)。其曲線如圖所示。 ? 顯然，當 時，線型函數(shù)取最大值為： ? 當 和 時， ? 多普勒增寬為 ? 將 m、 k、 c的值代入的 表達式中，可得 d ννcd υcν ννυcυνν z0z00z0 )()1( ???????0)(221 2002)2()( νcekTmνf νννkTmcD??? ?)(νfD0νν? 2100 )2()( kTmνcνfD ??2122002 )2ln2(mckT νννν ???2122001 )2ln2(mckT νννν ??? )(21)()( 012 νfνfνf DDD ??])(2ln4[2121202220)2ln(2)()2ln2(2DνννDDD eννfmckTνννν ??????????? ?Dν? νTν D ???? ? ? 激光形成的條件 ?必要條件： 工作介質，泵浦源，諧振腔 ?充分條件： ?粒子數(shù)反轉分布 ?減少振蕩模式數(shù) ?起振條件 ?穩(wěn)定振蕩條件 激光形成的條件 粒子數(shù)反轉分布 減少振蕩模式數(shù) 起振條件 —閾值條件 穩(wěn)定振蕩條件 — 增益飽和效應 粒子數(shù)反轉分布 ——泵浦源的作用 在光和物質的作用下，介質中存在兩個物理過程 — 受激吸收和受激輻射 。 要形成激光，首先必須使介質中的受激輻射大于受激吸收。 受激輻射 ： E2 E1 ?h在 dt時間內由于受激輻射增加的光子數(shù)密 度為： dtνfzBndN )()(2122 ??dtνfzBndN )()(1211 ???dzcνfzBnggndtνfzBnBndNdNdN ??? )()()()()()( 21112212121221 ??????則光穿過介質后凈增加的光子數(shù)密度為： 受激吸收 ： 在 dt時間內由于介質吸收而減少的光子數(shù)密度為： 頻率為的 準單色光射向介質，在介質中 z處取厚度為 dz，截面為單位截面的一薄層 。 分析 ： ν討 論： 01122 ?? nggndN 0， 光放大，粒子數(shù)反轉分布 ?01122 ?? nggndN 0， 光減小，正常分布狀態(tài) ?泵浦源（電，光，熱，化學，核，電磁等）提供粒子數(shù)反轉分布。 減少振蕩模式數(shù) —諧振腔的作用 ?工作介質長度 L有限 使 很小 解決：提供反饋，無限延長 L ?????工作介質中受激輻射頻率成分多 ? 能級對數(shù)多 ? 使激光相干性差，光強度很小 解決：提供有條件的反饋 00 ?????? ?舉例： 最簡單的 FP腔（由兩面平面鏡構成） 泵浦 R1 R2 ?只有一個方向的光可以穩(wěn)定通過，從而方向性好。 ?光可以（無限次）往返，相當于 L無限大，從而有高亮度。 ?能穩(wěn)定存在的條件是：滿足駐波條件，從而有高相干性。 起振條件 —閾值條件 增益： （增益系數(shù) G） 用外界能源將介質造成 粒子數(shù)密度反轉分布的狀態(tài) 1122 gngn ?令 Gch ννfBnggnnnggn ????? ?)()( 2111221122 以及dzzdIzIGeIzI Gz)()(1)0()( ????式中 G(增益的相對速率 )代表光波在介質中經(jīng)過單位長度路程光強的相對增長率，也代表介質對光波放大能力的大小，將 G稱為增益系數(shù)。 則有： 光在諧振腔內的損耗 單程損耗 ： ?R21,必需的 ?M1， M2的吸收（ 4%的損耗） ?工作介質的吸收，反射，散射 ? … 等 … 分析： 當 光增益 光損耗 時，形成激光 光增益的最低限度：光增益 =光損耗，得到 增益閾值 Gth 穩(wěn)定振蕩條件 —增益飽和效應 當出現(xiàn)增益飽和效應時，激光穩(wěn)定輸出 ?當 光為弱光時， G是常數(shù) ?當 光為強光時， G為變量，且光強越大增益越大 則當光為強光時，增益系數(shù)漸漸減小，增益也越來越小，最終出現(xiàn)增益飽和效應 只要 直到 得到： 激光穩(wěn)定輸出 增益飽和過程： 1122gngnn ???? ? ????? ,?Gn? ? ???????? ,0 ?Gnnt=0 ： t0 : ? ? thGGn ????? ,0 ?m a x,in ?? mn鄧錫銘 王之江 鄧錫銘 先生最欣賞王淦昌先生的一句 名言 “學習是享受”。 學無止境，也是一種快樂的享受，讓我們向前輩們學習，努力奮斗！
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