
- •Види випромінювання, яке присутнє в оптичному діапазоні. Відмінність між лазером і мазером?
- •Поняття про квантову систему.
- •Поняття про квантовий перехід.
- •Умова віддачі і поглинання енергії. 3 стани в яких знаходиться квантова система.
- •Поняття про системи зарядів. Поняття електричного диполя.
- •Вимушений квантовий перехід, його ймовірність.
- •Вимушене випромінювання, його ймовірність.
- •Число квантів світла, які випущені при вимушеному випромінюванні, число квантів світла, які випромінені при спонтанних переходах.
- •Розподіл Больцмана для повної кількості частинок n, m - систем.
- •Правила відбору для дипольних переходів.
- •Поняття безвипромінювального квантового переходу.
- •Поняття розсіювання світла, де відбувається.
- •Умова дозволеного та забороненого переходу, лабільні рівні.
- •Випадки комбінаційного розсіювання.
- •Визначення однорідного і неоднорідного розширення.
- •Двохфотонне поглинання світла.
- •Енергія фотону, релєєвське, комптонівське розсіювання.
- •Методи здійснення інверсної населеності.
- •Поняття інверсної населеності енергетичних рівнів.
- •Принцип дії квантового підсилювача, замалювати схему.
- •Методи накачки. Хімічне та газодинамічне накачування.
- •Метод накачування допоміжним випромінюванням (оптична накачка).
- •Накачування за допомогою газового розряду та сортуванням частинок.
- •Інжекція неосновних носіїв заряду через р-n перехід, Збудження частинками високих енергій.
- •Що таке резонатор, частоти резонатора, моди?
- •Відкритий і оптичний резонатор.
- •Добротність резонатора.
- •Плоский резонатор.
- •Витрати на випромінювання. Втрати в активній речовині.
- •Витрати на випромінювання. Дифракційні, на недосконалість дзеркал.
- •Витрати на раз’юстировку резонатора.
- •Конфокальний резонатор.
- •Плоско паралельний резонатор.
- •Кільцевий резонатор.
- •Резонатори з довільними сферичними дзеркалами.
- •Резонатор з брегівським дзеркалом.
- •Составний резонатор.
- •Резонатор з розподіленим зворотним зв'язком.
- •Умова самозбудження.
- •Що таке порогова енергія (потужністю) накачування?
- •Від чого залежить характер насичення в лазері, показники посилення в лазері.
- •Методи модуляції добротності контуру, поділ на пасивний і активний.
- •Властивості лазерного випромінювання. Монохроматичніть.
- •Властивості лазерного випромінювання. Корегентність.
- •Властивості лазерного випромінювання. Направленість.
- •Властивості лазерного випромінювання. Потужність і яскравість.
- •Газовий лазер на суміші He-Ne.
- •Рубіновий лазер.
- •Лазер на іонах Nd.
- •Напівпровідниковий лазер.
- •Рідиннийий лазер.
- •Лазери на фарбниках.
- •Лазери на парах металів.
- •Лазери на вільних електронах.
- •Цезієвий лазер.
- •Іонний лазер.
- •Лазер на со2, хімічний лазер.
- •Застосування лазерів.
- •Безпека при роботі з лазерами.
Відкритий і оптичний резонатор.
Розглянемо резонатор, утворений паралельними плоскими нескінченно протяжними дзеркалами (рис.1), у якому відсутня робоча речовина й коефіцієнти відбиття від дзеркал рівні 100%.
У такому резонаторі можуть розглядатися в протилежних напрямках дві плоскі однорідні хвилі від однієї відбиваючої поверхні, що до іншої уздовж осі резонатора назустріч одна одної. При цьому утворюються стоячі хвилі, називані поздовжніми або аксіальними модами.
Об'ємним резонатором є прямокутний паралелепіпед з розмірами ребер L1, L2 і L3 і довжини хвиль власних типів коливань λmnq.
Щоб розрядити спектр власних частот, у оптичному діапазоні замість об'ємних резонаторів застосовують відкриті резонатори. Відкритим резонатором називають об'ємний резонатор відображаючи стінки якого не замкнуті.
Добротність резонатора.
Якщо враховувати всі види втрат в оптичному резонаторі, то в добротність резонатора прийме вид
,
где
–
коэффициент потерь (для потерь на
излучение
)
або
=диф
+зер
+дис
– сумарні втрати (дифракційні, у матеріалі
дзеркал, диссипативные).
Знаючи добротність можна визначити ширину резонансного контуру
Добротність оптичного резонатора як добротність будь-якої коливальної системи, тобто
.
Окрім необхідних втрат на випромінювання в реальних резонаторах існують додаткові втрати.
Плоский резонатор.
Властивості плоского резонатора.
Це відкритий резонатор, у якому дзеркала мають кінцеві розміри й прямокутну форму.
а) б)
Рис. 3.3
У цьому випадку частота коливань
,
де m, n і q – цілі числа, що визначають кількість напівхвиль, що укладаються відповідно по осях x, y і z в об'ємному резонаторі; a, b – поперечні розміри резонатора; L – довжина резонатора.
Так як в оптичному резонаторі qm і qn, то одержимо:
.
Якщо поперечні розміри резонатора рівні, тобто а=b, тоді відстань між двома модами з однаковими значеннями m і n і (m=n) і значеннями, що відрізняються на одиницю, q дорівнює:
.
Різниця частот двох мод з однаковими значеннями q і значеннями, що розрізняються на одиницю, m і n називають межмодовым відстанню для двох сусідніх поперечних мод.
Для двох мод, що розрізняються значеннями m на одиницю, одержимо значення різниці частот
.
Тут NF = a2/L = m+1,nq–mq – безрозмірне число, називане числом Френеля.
Для реальних оптичних резонаторів звичайно NF1, частотна відстань між поперечними модами менше, ніж між поздовжніми.
При кінцевих розмірах дзеркал кут θ не може приймати будь-яке значення. Різним поперечним модам відповідають дискретні значення θ.
Витрати на випромінювання. Втрати в активній речовині.
Втрати в активній речовині. Обумовлені поглинанням і розсіюванням енергії на різних дефектах в активному середовищі, що заповнює резонатор.
Постійна часу загасання моди резонатора:
яка називається також часом життя фотона. Цю величину використовують для характеристики втрат в резонаторі.
Для виведення випромінювання назовні одне з дзеркал резонатора повинно бути часткове проникним (напівпрозорим). Це втрати резонатора, звані втратами на випромінювання.
Добротність резонатора, яка визначається втратами на випромінювання: