激光原理六讲.ppt

第四章 电磁场和物质的共振相互作用 激光器理论简介;;§4.3 谱线加宽与线型函数;自然加宽 (Natural Broadening) 由于原子在激发态的有限寿命引起;洛仑兹线型; 能级寿命引起的谱线加宽的量子解释;－碰撞线宽; 碰撞加宽－压力加宽 充气压??原子(分子)间碰撞次数??碰撞加宽宽度?; 无辐射跃迁 固体中激发态离子和晶格相互作用，离子内能转化为晶格热运动能量。等效于激发态寿命?;二、非均匀加宽－不同的原子向不同的频段发射光 气体中的多普勒加宽和固体物质中的晶格缺陷加宽 1.多普勒加宽 (Doppler Broadening) 热运动的发光粒子发出的光存在多普勒频移造成加宽;单色光波 假想光源 运动原子 感受光波的接收器;;多普勒宽度;2. 固体工作物质中的非均匀加宽;三.综合加宽 (均匀加宽 非均匀加宽并存) 气体工作物质综合加宽的线型函数; 讨论两种极限情况 ;固体工作物质的谱线加宽;四、考虑谱线加宽后对SP、STE、STA几率的修正; 谱线加宽对自发辐射表达式无影响; 原子 与准单色光辐射场 相互作用;物理意义: 由于谱线加宽, 引起受激辐射的外来光频率n 不一定要精确等于原子发光的中心频率n0才能产生受激跃迁,而是只要在n=n0附近的一个频率范围内都能产生受激辐射。;均匀加宽工作物质;分配在同一模式 的自发辐射几率;§ 4.3 速率方程举例 (三能级, 四能级系统 ) 各能级粒子数及腔内光子数密度随时间变化的方程 建立速率方程的物理基础: 爱因斯坦关系式;He + e? He* 21S0，23S1 He* + Ne ? Ne* + He + DE;一、四能级系统速率方程 1）单模振荡（第 l 个模，模频率为n); 具体激光器的速率方程根据其各种物理过程建立 同一激光器的速率方程可具有不同的形式;单色平面光波;In k-space, the volume in range from