大学物理课件10激光

1N 2N 1h? E 2?E 1受激辐射的原子数为则单位体积中, dt 时间从它是单个原子单位时间内发生受激辐射概率。 dtwNBNd ?2 21 21??B 21 ?受激发射系数, dtN NdwBW 2 21 21 21?????受激发射概率定义 6 1 0 受激辐射光与入射光的频率、偏振方向、相位及传播方向均相同——有光的放大作用。 2 o 实际系统中,三种过程同时存在,只是各种过程所占比重不同。三种过程强弱由三个系数, 即A 2l、B 2l和B 12表征,它们之间关系是 21 12BB? 21 3 3 218Bc hA ???3 o比较受激辐射与吸收的强度,有 1 1?? kT he I I ?自受在室温下: 100 ? kT h?受自II ??? 7 20.2 激光形成原理激光形成原理问题提出:我们希望产生光放大——受激辐射。在什么条件下,受激发射可以大于吸收。一、粒子数反转( population inversion ) 0II dII? dz ozz单位时间、单位体积内: 吸收的光能量是: ???hw BN hdN 1 12??受激辐射的光能量是: ???hw BN hNd 2 21???净增加的光能量是: 8 0II dII? dz ozz ??h Bw NN Sdzdt dE)( 12??光强与光能量关系是 Sdt dE dI?? cw I??hc IBNN dz dI)( 12???利用三个系数关系 I dz dI??? 2 21 2128 )( ??? AcNN?? zeII ?0??——增益系数 9 显然: 0??光强减少光吸收 0??光强增加光放大 12NN??(称为粒子数反转) 二、激光工作物质问题提出:N 2 < N 1 N 1N 2E nN n kT E n neN ??在平衡态下, 原子数目按能级分布服从玻耳兹曼统计分布: 10