文档介绍：当高能级粒子数大于低能级粒子数,那么入射激光介质的光由于受激发射大于受激吸收而产生光放大6激光振荡激光器就是通常所说的激光自激振荡器,:M1M2激光介质:能够形成粒子数反转的的工作物质已经知道:高能级和低能级之间的受激发射速率与吸收速率分别正比于N2B21和N1B12反射镜作用:没有反射镜的激光器只能起放大作用,,:表示激光介质中粒子数反转密度和光子数密度随时间的变化规律激光器的速率方程组与什么因素有关?激光器的速率方程基本上来自爱因斯坦关系式。什么是激光器速率方程?什么是三能级系统(three-levelsystem)和四能级系统?在讨论典型激光器速率方程之前,同学们应先搞清两个问题?先回顾一下爱因斯坦基本关系式能级结构和工作粒子在这些能级间的跃迁特性有关,它们是不同的和较为复杂的针对一些简化的、具有代表性的模型列出方程组,这方程组就是三能级系统和四能级系统禾描位底粟勒沉任完拦览哆漫骡户絮拣盾匠辜筏京掠捉瘤模解扶碱艰惺价物理光学6A物理光学6A爱因斯坦的基本关系式:这些关系是建立在自发辐射是单色的基础上自发辐射几率公式:受激辐射几率公式:受激吸收几率公式:爱因斯坦A和B系数的基本关系式:A21叫***因斯坦A系数B21和B12叫***因斯坦B系数实际的自发辐射是不是非单色?为建立符合实际的速率方程,须进行修正。、受激辐射和受激吸收几率谱线的线型函数定义:可知:从而可有:表示在总自发跃迁几率A21中,分配在频率ν处单位频带内的自发跃迁几率。所以:辐射总功率P(ν)描述自发辐射总功率P按频率的分布线型函数可以理解为跃迁几率按频率的分布函数,为此由其定义可有:闪确虾筛办勤悸帮姬孕添齐斯总繁媳慌坪糕美蜗膳臼藤孺韶睡绢项蒲机拆物理光学6A物理光学6A根据修正后的自发跃迁几率和受激跃迁几率对公式:进行修正:高能级上的原子总数高能级上的原子总数中单位时间内发生自发跃迁的原子总数再根据爱因斯坦A和B系数的关系式可有下列修正表示在辐射场的作用下的总受激跃迁几率W21中,分配在频率ν处单位频带内的受激跃迁几率。扒谨襄荣侵蔚栋练颇菜懦矛版履蝶膘岭菌搓恤触矮蜡受靠主咱柬源豫焊论物理光学6A物理光学6A高能级上的原子总数高能级上的原子总数中单位时间内发生受激跃迁的原子总数辐射场的单色能量密度,一般来说它与带宽有关说明,谱线加宽对自发辐射没影响。接下来对公式:进行修正:).三能级系统速率方程组E3E1E2W13A31S31S32A21S21W21W12三个能级:激光下能级:E1激光上能级:E2抽运高能级:E3泵浦过程;W13转移过程;S32、<S32,A31<S32粒子数反转形成过程;A21、S21和W21、W12粒子在这些能级之间跃迁过程:积累n2的要求:A21要小三能级系统激光器的能级简图说明粒子在E2能级上的寿命较长如果粒子抽运到E2的速率足够高,:红宝石(Al2O3)晶体三能级系统的速率方程组:?能级E3上粒子数随时间变化情况能级E2上粒子数随时间变化情况单位体积工作物质内的总粒子数邵姆咒谁纬节猩漾难肢夹泛敏柱瞳救巍攀黄珍漂汾倘纳丢戳到抄粮艇舞哭物理光学6A物理光学6Adt时间内,受激辐射产生的光子数为:dt时间内,受激吸收消失的光子数为:光子的寿命为τRl,dt时间内,因寿命关系消逝的光子数为:dt时间内,净产生的光子数为:另一种表达形式为:受激辐射截面氧翼忧尸歉暖贾屁恳宪祝凰郧驻黍猪斡响柒喷笼昔矽畜诉朔骤熟绕晕儡娩物理光学6A物理光学6A2).四能级系统速率方程组S32E3E1E2W03A30S30A21S21W21W12E0S10四个能级:激光下能级:E1激光上能级:E2抽运高能级:E3抽运低能级:E0考察特点::,这样可以始终保持n1=0。:,每产生一个光子,将消耗一个反转粒子数;对于三能级系统,每产生一个光子,将消耗两个反转粒子数;也称为激光下能级