Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Условие генерации лд когерентного излучения



Светодиоды и лазеры используют очень сходные принципы действия. (свет излучается из светодиода, когда электрон переходит с уровня с высокой энергией на уровень с низкой энергией). В светодиодах для стимулирования излучение использовалось прямое напряжение смещения. Для перехода на более низкий уровень электрон, находящийся на уровне с высокой энергией, может так же стимулироваться фотоном с достаточным уровнем энергии. Таким способом внешний фотон может стимулировать излучение вторичного фотона с той же самой длиной волны.

Лазер действует посредством оптического резонанса. Строение лазера очень сходно со строением светодиода, излучающего из кромки. У него тонкая узкая активная область с добавлением отражающих концов и отражающих сторон, как показано на рисунке 6,5. В этом резонаторе свет ограничен и отражается в зад и в перёд через возбуждённую среду. Для начала излучения фотонов к лазеру прилагают смещение. Фотоны отражаются назад и вперёд и стимулируют дальнейшую эмиссию фотонов от ожидающих рекомбинации электронов. Свет, проходящий в зад и вперёд вдоль оси резонатора, продолжает свои движения и наращивает силу до тех пор, пока не сможет прорваться через отражающий конец, и таким образом формируется лазерный пучок.

Лазеры должны работать с токами большей энергии, чем светодиоды, так чтобы создавать достаточно высокую плотность электронов, готовых к рекомбинации на высоком энергетическом уровне.

Рассмотрим процесс лазерного излучения подробнее. Предварительно за счет энергии внешнего воздействия(энергии накачки) Ек часть электронов с нижних равновесных уровней Е1 переходит на более высокие уровни, а затем оказываются на уровне возбуждения Е2(рис).

возвращение этих электронов с уровня Е2 на уровень Е1 сопровождается испусканием фотонов длиной волны

λ=1,24/(Е21),

где λ – выражается в мкм, Е – в эВ.

Процесс перехода электронов с уровня Е2 на уровень Е1 может происходить по разному. Возможен спонтанный переход, тогда излучение не когерентно, возможен вынужденный переход. Такие переходы связаны с действием вынужденных фотонов, при этом все активные атомы излучают пости одновременно, взаимосвязано и так, что испускаемые фотоны неотличимы от тех, которые их вызывали.



Таким образом вынужденное излучение – когерентное электромагнитное излучение, возникающее при вынужденных переходах(совпадающее по направлению, частоте, фазе и поляризации с вынуждающим излучением).

Для количественной оценки лазерноого излучения вводят понятие инверсионной населенности уровня энергии, под которой понимают число атомов единице объема, имеющих одинаковое энергетическое состояние. В условиях термодинамического равновесия населенность энергетических уровней подчиняется статистике Больцмана

N1/N­2=exp(-(E2-E1)/kt),

Где N2 – населенность возбужденными атомами, N1 – населенность невозбужденными атомами.

Когда ΔN<0 вещество находится в равновесном состоянии и лазерное усиление невозможно. При ΔN>0 происходит инверсия неселенностей и проходящее излучение может усиливаться за счет энергии возбужденных атомов. Состояние инверсии населенности иногда называют состоянием с отрицательной температурой.


Просмотров 672

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!