Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекции Таноса / KOE-05_-_Usilenie_i_generatsia

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
28.01.2026
Размер:
374 Кб
Скачать
☆

Предельная накачка

ρн→∞ n При g1=g2=1

nN2 →N1

nkω→0 - насыщение - «просветление» среды

nДостичь инверсии и усиления нельзя

n При g1≠g2

N2

→

 

q2

N

 

N1

→

q1

N

 

+ q2

 

 

q1

q1 + q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nN = N2/g2 - N1/g1 → 0

ØДостичь инверсии и усиления нельзя

ØМетод сортировки частиц

n Мазер на пучке молекул аммиака

Трехуровневая схема

dN1 = ρ B N -[ρ B +(w A )]N = 0,ü

 

dt

H

02 0

n

 

20

21 20

2

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

dN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

2 = w21N2 -w10N1 = 0,

 

 

 

ý

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

N0 + N1 + N2 = N.

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

N

0

= lim

N

2

=

w10

 

 

N,

 

 

2w + w

ρн →∞

 

ρн →∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

21

 

 

 

 

lim

N =

w21

 

N.

2w + w

ρн →∞

1

 

 

 

10

21

 

Пороговые плотности накачки

n Пороговая плотность накачки по инверсии

ρнинв =

w10

(w21

+ A20 )

.

B20

(w21

 

 

− w10)

n Пороговая плотность накачки по генерации ρнген

n требуется превышение над потерями

n Для максимальной инверсии:

n

w21

велико

 

n

(2→1 быстрый)

n

w10

мало

 

n

(Е1 - метастабильный)

n

В02

велик

 

n

(0→2 разрешен)

Насыщение усиления

n w10 не зависит от накачки только без генерации

n Вынужденные переходы не только 1→0, но и 0→1

n Если ρн растет

n инверсия N=N1-N0 растет

nусиление растет

nρ01 растет

n 0→1 компенсирует N

nN ≈ Nпорог

n Насыщение усиления

nN как при ρнген

Виды трехуровневых схем

n Каналы накачки и усиления частично разделены

nρн=ρ02

nw21=A21+S21.

n Виды накачки:

nОптическая – твердотельные лазеры

nНакачка в газовом разряде – газовые лазеры

Четырехуровневая схема

nКаналы накачки и усиления полностью разделены

nИнверсия при

nρнинв → 0, ρнген чуть больше нуля.

Требования к многоуровневым схемам

n Е3— Е2 > kT и Е1— Е0 > kT

n Снижение влияния температуры

n Е3— Е2 и Е1— Е0 минимальны

nКПД: η < (Е2—Е1)/(Е3—E0)

nСнижение разогрева

n Е3 - пошире

n Для оптической накачки

n Для E1 → E0 и E3 → E2 оптические переходы запрещены

n Для исключения самопоглощения

n Для E2 → E1 безызлучательные переходы запрещены