Население инверсия - studopediya

Обикновено, при стайна температура Nn <

Светлината усилване може да бъде получена чрез стимулирано излъчване преобладава над абсорбция. За да направите това, трябва да се създаде среда, с така наречената населението инверсия. Това означава, че Nn (брой атоми на по-високо ниво) трябва да бъде по Nm (номер в долните атоми ниво) - Фиг. 35.4. След фотон с честотата п = (Wn-Wm) / ч, взаимодейства с възбудените атоми ще започне стимулирани преходи Wn®Wm. В резултат на това броят на радиационни събития (Wn®Wm преходи) ще преобладава над броя на абсорбция (Wm®Wn преходи), при което настъпва светлина амплификация. Законът Bugera в този случай, к<0 и I>I0 (фиг. 35.3).

Среда с официално обърнат населението се характеризира с отрицателна абсолютна температура. В действителност, от (35.1) в Nn / Nm> 1 трябва да бъде

тъй Wn-Wm> 0 и LN (Nn / Nm)> 0. Този парадоксален резултат се дължи на факта, че температурата на концепцията е приложима за системи в термодинамично равновесие. Сряда и с обратен население очевидно не е в равновесие.

идея на стимулирани емисии Einstein е в основата на лазери (Light амплификация чрез стимулирано излъчване на лъчиста - светлина амплификация чрез стимулирано излъчване). Често се използва друго име за лазерно - оптични квантови генератори (лазери). радиационни усилватели, работещи в обхвата на сантиметър се наричат ​​лазери (Микровълнова амплификация чрез стимулирано излъчване на лъчиста).

Първият Мазер е създадена през 1953 NG NG Басов и Прохоров и независимо от Таунс. През 1960 г., първият лазер (Т. Майман) е създаден, което е цилиндър с работен орган розов рубин. Диаметърът на буталния прът от порядъка на 1 см, дължина - приблизително 6 cm прът се поставя във вътрешността на резонатора .. представляващо две паралелни плоски огледала. Един от огледалата за резонатор имаше отражение равна на единство, а вторият

Ruby кристал - е алуминиев оксид (Al2 О3) с малко количество на хром (Сг +++). Схемата за енергийно ниво на хром йон е показано на фиг. 35.5, A, схематична диаграма на рубин лазер - на фиг. 35.5 б.

лазер рубин се импулсни. Първоначално кристала рубин се осветява от мощен светлинен импулс от ксенонова лампа, която действа като лампа помпа. По-голямата част от йони хром в възбудено състояние S (фигура 35.5, но -. Възел 1®2). Процесът на комуникация на работния флуид за прехвърляне на енергия на атома във възбудено състояние се нарича изпомпване.

Възбудени ниво S е показано на фиг. 35.5 и лентата, тъй като тя всъщност представлява набор от близко разположени развълнувани нива. Жизненият цикъл на атом в състояние S е много малък

10 -8 S. През това време хром йонни протича на ниво M метастабилна (преход 2®3) и задържани тях в момента

10 -3 S. Дългият живот на хром йон М (10 пет пъти по-голям, отколкото на нивото на S) причинява натрупване на хромови йони в това ниво (създава среда с обърната популация).

След това процесът се развива, както следва. Някои йон спонтанно (спонтанно) излъчва фотон и преминава в основното състояние на (преход 3®1 на фиг. 35.5, а). Ако фотона се движи под ъгъл към оста на кристала, тя няма да предизвика образуването и напускат рамките на работния флуид. Ако фотона движи в посока на кристал ос, многократно пресича път P1 P2. равна на разстоянието между огледалата за резонатор. Ако п - брой на отраженията от едно от огледалата, оптичен път на фотона се увеличава до п пъти. Това е ролята на резонатор: благодарение на многократно преминаване на пътя на фотон P1 P2 увеличава броя на неговите срещи с йони и по този начин се увеличава броя на стимулирани разпоредби емисии. Средни фотони са неразличими от първичен ( "семена") на фотон, както и многократно преминават път P1 P2. Това се случва, лавина процес се увеличи броят на фотон. Когато това се случи едновременно изпразване енергийно ниво Т. Различните етапи на образуване на лазерен импулс е показано на фиг. 35.5: B - първоначален етап - появата на фотон движи по оста на кристала рубин; в - генерирането и развитието на грам - възникване на лазерен импулс. лазерен импулс случва за сметка на осветление огледало S2. когато енергията на светлината, която запълва кухината достигне определена критична стойност. След това отново има помпена флаш лампа, и процесът се повтаря с честота от няколко импулса в минута.

Към днешна дата, в допълнение на импулс, също разработени непрекъснати лазери - газ и полупроводникови лазери. първият газ лазер е построена от Giovanni A. през 1961 г., в смес от неон и хелий. Население инверсия се поддържа непрекъснато от изпускане на газ. Изпомпване се провежда в два етапа: 1) електрони, генерирани при изпълнението възбуждат хелиеви атоми; 2) сблъскването на хелий и неон атома в посоката на пренос на енергия He®Ne. В резултат се получава инверсия на населението на енергийните нива на неон. В процеса на стимулирани прехода към основното състояние атоми са неонов лазер светлина на дадена дължина на вълната л = 632,8 нм.

Лазерно излъчване има такива характерни свойства: последователност; строго монохромни; много малко отклонение на светлинния сноп; по-голяма мощност.

Тези свойства определят лазер широко разпространеното използване на лазери в областта на науката и технологиите. Не е в състояние да говори за всички видове приложения на лазерите, се ограничим до тяхната употреба върху флот.

1. Лазерна Пумпали (виж § 25.5.), Които имат редица предимства пред въртящи се жироскопи: висока чувствителност (

10 3 градуса / час), inertialess, нечувствителен към линейно ускорение. Използването им в практиката навигация е ограничен от ограничени дългосрочни лазерни услуги, инструменти трудности от калибриране, необходимостта от предоставяне на устройството до спомагателните системи.

2. Pulse далекомери или фаза, което дава възможност да се определи разстоянието до обекта с точност до 5 см и доплерови радари, които измерват скоростта на движещи се обекти. Например, Доплер радарен HeNe лазер осигурява мярка за скоростта на движещи се обекти в диапазона от 0.6 m / и до 8 km / сек.

3. Лазерни aligners, които се използват за пилотаж в тесни води и в условия на лоша видимост.

4. Метод за определяне на разстоянието на дълбочината, въз основа на откриване на времето на забавяне на лазерен импулс, отразена от морското дъно, по отношение на пулса, отразена от повърхността на морето.

5. отдалечено място нефтени разливи на повърхността на морето, като се регистрира масло луминесценция развълнуван от лазерно лъчение.