1.5激光形成条件.ppt

2．热平衡时，原子能级E2的数密度为n2，下能级E1的数密 度为n1，设;3．已知氢原子第一激发态(E2)与基态(E1)之间能量差为1.64×l0－18J，设火焰(T＝2700K)中含有1020个氢原子。设原子按玻尔兹曼分布，且4g1＝g2。 求：(1)能级E2上的原子数n2为多少？ (2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n2，求光的功率为多少瓦？;解:(1);5．在红宝石Q调制激光器中，有可能将全部Cr3＋(铬离子)激发到激光上能级并产生巨脉冲。设红宝石直径0.8cm，长8cm，铬离子浓度为2×1018cm－3，巨脉冲宽度为10ns。求：(1)输出0.6943?m激光的最大能量和脉冲平均功率；(2)如上能级的寿命＝10－2s，问自发辐射功率为多少瓦？;1.5.激光形成的条件;图1-20 光穿过厚度为dz介质的情况;则光穿过dz介质后净增加的光子数密度为：;解此微分方程得：;②只有使高能级粒子数超过低能级, 即实现 才能使光波穿过介质时光强随路程z增长,物质对入射光的作用宏观表现为放大 —— 光放大;三.介质中粒子的分布情况;(3).等效温度Teq: ;介质处于热平衡状态时上下能级粒子数的分布关系为：; 上式说明在一般情况下，介质中吸收过程占主要地位，光波按指数规律衰减。且衰减的相对速率为A，代表光波在介质中经过单位长度路程光强的相对衰减率的大小，也代表介质对光波吸收能力的大小，将A称为吸收系数。; 2.讨论: 粒子数分布与介质的吸收系数 的关系; 式中G(增益的相对速率)代表光波在介质中经过单位长度路程光强的相对增长率，也代表介质对光波放大能力的大小，将G称为增益系数。;1.5.2 光学谐振腔和阈值条件;2 和(λ,T)的关系:;⑴讨论：同一热力学温度下，频率越小(波长越长)的光，光子简并度越大，相干性越好。这也是为什么光频段的 激光器比微波激射器受到更严峻挑战的原因之一。;二.要使受激辐射几率远大于自发辐射几率即：; 1.开放式光学谐振腔(简称光腔): 开放式指没有完全封闭二镜（平面、球面）之间空间。;要有一个能使受激幅射和光放大过程持续的构造：;图1-21 受激光在谐振腔中的放大;激光工作物质; ∵上述电磁波模中绝大多数几何光学损耗极大(很快偏折出腔外),实际上只有极少数模式损耗很低而能???留于腔内,这些模式的大为提高(因原分配在个模式中的能量现在集中在一至几个模式上) ---------这就是光腔选模作用 ; 五.产生激光的基本条件:; 六.激光器的三个主要组成部分及其作用