Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Механизм инверсной заселенности на примере системы энергетических уровней ионов хрома в рубине




Рассмотрим теперь, как механизм инверсной заселенности реализуется в рубиновом лазере. Активной средой является рубин- кристалл, основой которого является корунд, т е. кристалл окиси алюминия – Al2O3. В нем небольшая часть атомов алюминия (~ 0,05%) замещена ионами хрома. Эти ионы и играют основную роль в работе квантового генератора. Упрощенная система энергетических уровней иона хрома дана на рис. 6.

В этой системе метастабильным является уровень 2. Рассмотрим принцип создания инверсии в этом случае. За счет внешнего источника излучения подходящей частоты (импульсной газоразрядной лампы) ионы хрома переводятся в энергетическое состояние Е3. Их время жизни в этом состоянии много меньше времени жизни на уровне Е2, и они относительно быстро, безизлучательным путем, отдав излишек энергии кристаллической решетке, переходят в состояние Е2, накапливаясь там. Так создается инверсия населенности, приводящая к выполнению основного условия, необходимого для возникновения усиления (n2 > n1). Затем спонтанное излучение (при переходе Е2→Е1) играет роль затравочного кванта для последующей генерации лазерного излучения.

 

7. Общая схема лазера, назначение его основных компонентов: активного элемента, системы накачки и резонатора

Рассмотрим принципиальное устройство рубинового лазера (рис. 7).

Он состоит из активного вещества 1 (рубинового стержня), системы накачки 2 (две импульсные газоразрядные лампы) и двух зеркал 3, 4, образующих резонатор. Коэффициент отражения зеркала 3 равен 100% (оно называется глухим), зеркала 4 (выходного) – меньше 100%. После того как в рубиновом стержне под действием вспышки газоразрядной лампы достигнуто состояние инверсии в нем возникают многочисленные акты спонтанного излучения (при переходе Е2→Е1).

Пусть какой-нибудь из возбужденных атомов хрома, находящийся на уровне Е2, спонтанно испускает фотон (затравочный квант), летящий вдоль оси стержня перпендикулярно зеркалам. Этот фотон вызывает вынужденное излучение других атомов хрома, и образуется лавина фотонов. Поскольку волны, соответствующие этим фотонам, точно совпадают по фазе, возникает электромагнитная волна с непрерывно увеличивающейся амплитудой. Дойдя до зеркала, она отражается и проходит вдоль стержня в обратном направлении. В результате многократного отражения образуется мощное монохроматическое когерентное излучение. При каждом акте прохождения часть излучения выходит через зеркало 4, образуя лазерный луч.

Излучение, вызванное фотонами, движущимися под каким-то углом к оси стержня, не может многократно отражаться от зеркал и усиливаться. Этим объясняется высокая направленность излучения лазера.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 744. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.017 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7