7. Інверсія в трирівневій системі оптичного діапазону на переході 2-1.

Розглядаємо випадок насичення. Накачка ;. Застосуємо метод балансних рівнянь(стаціонарний випадок )

Незалежними є тільки три рівняння Загальний розв’язок системи , - детермінант системи, - детермінант системи без -го стовпчика.

Для оптичного діапазону Тоді Кінцеві вирази для населеностей

Позначимо - визначає ефективність накачування 2-го рівня Умова інверсії для 2-го рівня врахуємо отже - умова інверсії на переході 2-1, необхідна, але не достатня. Вона вимагає, щоб релаксаційний перехід 3-2 має бути більш ймовірним, ніж спонтанний перехід 2-1. При виконанні цих умов, маємо такі населеності:

З графіка залежності населеностей від ефективної потужності накачки видно, що інверсія буде при , тобто коли закидання з 1 на 3 буде більше, ніж скидання з 2 на 1.

8. Ненасичений і насичений коефіцієнти підсилення активної речовини.

Коефіцієнт підсилення

-коли і

9. Стаціонарне підсилення в активній речовині.

, -коефіцієнт втрат

- при будь-якій накачкі

Треа щоб тоді буде підсилення , коли тоді підсилення не буде Чим більше S то тим менше підсилення. Якщо спочатку S мале і є підсилення - граничне значення підсилення . прямує до нуля

підсилення на початку речовини . Якщо то середовище все одно буде поглинати незважаючи на інверсію . Може бути генератор коли а є підсилення але Z велике без резонаторів . Резонатори ставлять для того щоб збільшити ефективну довжину .

Якщо і і логарифмом можна знехтувати . Отже при то . Якщо речовина то . Якщо речовина а є підсилення але Z велике без резонаторів . Резонатори ставлять для того щоб збільшити ефективну довжину .

Якщо і і логарифмом можна знехтувати . Отже при то . Якщо речовина

10. Конструкції квантових парамагнітних підсилювачів резонаторного і хвильоводного типів.

Резонаторний підсилювач відбивного типу має вигляд

В исота резонатора обирається як , де довжина хвилі сигналу накачки. Висота активного середовища визначається як , де довжина хвилі сигналу. Сигнал у резонатор заводиться за допомогою петлі, через коаксіальну лінію передачі. В резонаторі прохідного типу додається іще 1 петля для виводу сигналу. Головна мода – Н₁₁₀ при цьому максимум ел. поля –посередині, магнітного –по краях. Переміщаючи шайби можемо настроювати резонатор на частоту накачки. Пластина перпендикулярна Е і паралельна Н не змінює резонансну частоту для накачки. Така система має вузьку смугу пропускання.

Підсилювачі біжучих хвиль.

Ц е відрізок хвилеводу, у якому розміщена активна речовина..

У хвилеводі розміщаються штирі, які по бокам обкладаються активною речовиною(з одного боку рожевий рубін а з іншого червоний рубін) Накачка подається по хвилеводу, сигнал подається до штирьової системи через коаксіальні провідники. Накачка переводить рожевий рубін в інверсійний стан, але в червоному рубіні інверсія не створюється, бо для цього потрібна більша накачка.

Тому, ми маємо сигнал, який взаємодіє з двома активними середовищами, одне з яких поглинає, друге підсилює. При взаємодії зправим(підсилюючим, рожевим ) кристалом сигнал йде з входу на вихід. Сигнал, що рухається в зворотньому напрямку буде поглинатися у червоному рубіні, що розширює смугу.