激光原理與技術(shù)第一章(參考版)
2024-08-26 22:56本頁面
【正文】 如右圖所示這是一個簡單的光學(xué)諧振腔 —— 平行平面腔。 2．提供軸向光波模的反饋。 14 光的自激振蕩 一 .自激振蕩概念 損耗系數(shù)：光通過單位距離后光強衰減的百分數(shù) ? ?? ?1d I zd z I z? ?? ? ? ? ? ? ?d I z G I I z d z???????? ? ,GI ?? ??時? ? 00m IIG ????激光原理與 技術(shù) 激光器應(yīng)包括光放大器和光諧振腔兩部分，光腔的作用如下： 1．模式選擇。 I I0不滿足時稱為大信號增益系數(shù) (或飽和增益系數(shù) ) 激光原理與 技術(shù) 增益系數(shù)也是光波頻率 ? 的函數(shù)， G(?,I)隨 ?的變化曲線稱為增益曲線， ? ? 稱為增益曲線寬度。 單位體積內(nèi)聚居數(shù)差值 00212101nnnnII????激光原理與 技術(shù) ? ? ? ?00021210011GnnG I B h v G IIIII?????或I0為飽和光強。 放大 (或增益 )系數(shù)： ? ? ? ? ? ?1d I zGzd z I z?表示光通過單位長度激活物質(zhì)后光強增長的百分數(shù)。 激光原理與 技術(shù) 三、光放大物質(zhì)的增益系數(shù)與增益曲線 激活物質(zhì) (或激光介質(zhì) )： 處于集居數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的物質(zhì)。只有當外界向物質(zhì)供給能量 (稱為激勵或泵浦過程 )，從而使物質(zhì)處于非熱平衡狀態(tài)時，集居數(shù)反轉(zhuǎn)才可能實現(xiàn)。 二、實現(xiàn)光放大的條件 —— 聚居數(shù)反轉(zhuǎn) 在物質(zhì)處于熱平衡狀態(tài)時，各能級上的原子數(shù) (或稱集居數(shù) )服從玻爾茲曼統(tǒng)計分布 激光原理與 技術(shù) ? ?2121EEKTn en???21gg?2 1 2 1,E E n n?? 即在熱平衡狀態(tài)下，高能級聚居數(shù)恒小于低能級聚居數(shù) . 21EEvh???????? ? ????當 的 光 通 過 物 質(zhì) 時激光原理與 技術(shù) 1 1 2 2 2 1n W n W?處于熱平衡狀態(tài)下的物質(zhì)只能吸收光子 若 n2n1 物質(zhì)的光吸收可以轉(zhuǎn)化為自己的對立面 —— 光放大?？蓪崿F(xiàn)光波模式的選擇 。 激光原理與 技術(shù) 光諧振腔 : 將一個充滿物質(zhì)原子的長方體空腔 (黑體 )去掉側(cè)壁，留兩個端面壁。 激光原理與 技術(shù) —— 激光器的基本思想 33181vhvkTnhvec????? 受激輻射產(chǎn)生相干光子，而自發(fā)輻射產(chǎn)生非相干光子。 n?1 ， ?= 1?m,黑體溫度高達 50000K。 激光原理與 技術(shù) 167。 激光原理與 技術(shù) 在量子電動力學(xué)的基礎(chǔ)上可以證明：受激輻射光子與入射 (激勵 )光子屬于同一光子態(tài)；或者說，受激輻射場與入射輻射場具有相同的頻率、相位、波矢(傳播方向 )和偏振，因而，受激輻射場與入射輻射場屬于同一模式。此外，自發(fā)幅射場的傳播方向和偏振方向也是無規(guī)則分布的，自發(fā)輻射平均地分配到腔內(nèi)所有模式上。 B21 = B12 激光原理與 技術(shù) 自發(fā)躍遷的愛因斯坦系數(shù) A21 的意義 : 2 2 12 1 2spd n d n And t d t??? ? ? ????? ? ? 212 2 0 2 0stAtn t n e n e ?????211sA??A21 : 原子在能級 E2上的平均壽命 ?S 的倒數(shù) 激光原理與 技術(shù) ?設(shè)高能級 En躍遷到 Em的躍遷幾率為 Anm， 則激發(fā)態(tài) En的自發(fā)輻射平均壽命為： ??mnmA1?hν激光原理與 技術(shù) 四、受激輻射的相干性 自發(fā)輻射 是原子在不受外界
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