Ka universiteti

Ikki darajali muhit

Atomlari atigi ikkita energiya darajasiga ega bo'lgan faol muhit bilan lazerning ishlash

printsipini ko'rib chiqamiz: hayajonlangan E 2 va asos E 1. Agar atomlar har qanday nasos mexanizmi (optik, elektr zaryadsizlanishi, tokni uzatish yoki elektronni bombardimon qilish) yordamida E 2 holatiga qo'zg'aladigan bo'lsa, u holda bir necha nanosekundadan so'ng ular hν \u003d E 2 - E 1 energiya fotonlarini chiqarib, er holatiga qaytadilar. Eynshteyn nazariyasiga ko'ra emissiya ikki xil usulda hosil bo'ladi: yoki foton
29
tomonidan indüklenir yoki o'z-o'zidan paydo bo'ladi. Birinchi holda stimulyatsiya qilingan emissiya, ikkinchidan, o'z-o'zidan paydo bo'ladigan emissiya sodir bo'ladi. Issiqlik muvozanatida stimulyatsiya qilingan emissiya ehtimoli o'z-o'zidan chiqarilishidan ancha past (1:10 33), shuning uchun aksariyat oddiy yorug'lik manbalari bir-biriga mos kelmaydi va issiqlik muvozanatidan tashqari sharoitlarda lasing mumkin.
Hatto juda kuchli nasos bilan ham, ikki darajali tizimlarning soni faqat tenglashtirilishi mumkin. Shuning uchun optik yoki boshqa nasos usullari bilan teskari populyatsiyaga erishish uchun uch yoki to'rt darajali tizimlar talab qilinadi.

Ko’p darajali muhit

Uch darajali lazerning ishlash printsipi qanday? Ν 02 chastotali intensiv nur bilan nurlanish ko'p miqdordagi atomlarni E 0 eng past energiya sathidan yuqori E 2 gacha pompalaydi. Atomlarning E 2 dan E 1 ga nurli bo'lmagan o'tishi natijasida E 1 va E 0 o'rtasida populyatsiya inversiyasi o'rnatiladi, bu amalda atomlar uzoq vaqt E metastabil holatida bo'lganida va E 2 dan E 1 ga o'tish tez sodir bo'lganda bo'ladi. Uch darajali lazerning ishlash printsipi ushbu shartlarni bajarishdir, buning natijasida E 0 va E 1 orasida populyatsiya inversiyasiga erishiladi va fotonlar induktsiyalangan nurlanishning E 1 -E 0 energiyasi bilan kuchayadi. Kengroq E 2 darajasi samarali nasos uchun to'lqin

30
uzunliklarining assimilyatsiya diapazonini oshirishi va natijada stimulyatsiya qilingan emissiyani ko'payishiga olib kelishi mumkin.
Uch darajali tizim nasosning juda yuqori quvvatini talab qiladi, chunki avlodning quyi darajasi asosiy hisoblanadi. Bunday holda, populyatsiyaning inversiyasi sodir bo'lishi uchun atomlarning umumiy sonining yarmidan ko'pi E 1 holatiga quyilishi kerak. Bu behuda energiya. Agar quyi avlod darajasi asosiy bo'lmasa, bu kamida to'rt darajali tizimni talab qiladigan bo'lsa, nasos quvvati sezilarli darajada kamayishi mumkin.
Faol moddaning xususiyatiga qarab lazerlar uchta asosiy toifaga, ya'ni qattiq, suyuq va gazga bo'linadi. 1958 yildan beri lasing yaqut kristalida birinchi marta kuzatilganidan buyon olimlar va tadqiqotchilar har bir toifadagi turli xil materiallarni o'rgandilar.