电磁场和物质的共振相互作用讲解学习.ppt

当Iv1<<Is时,与光强无关的小信号增益(zēngyì)系数 在非均匀(jūnyún)加宽的情况下, Δνi>>ΔvH,因而在|ν1-ν'0|<ΔνH/2的范围内可将gi(ν'0,ν0)近似地看成常数gi(ν1,ν0),并将其提出积分号外 小信号增益系数和频率的关系完全(wánquán)取决于非均匀加宽线型函数gi(ν1,ν0) 第二十三页，共31页。 当Iv1与Is可以(kěyǐ)相比拟时: g0i(ν0)为中心频率处的小信号(xìnhào)增益系数 非均匀(jūnyún)加宽多为多普勒加宽 当Iv1可与Is比拟时，gi(ν1,Iν1)随Iv1的增加而减少。强度为Iv1的光入射时获得的增益系数是小信号时的(1+Iv1/Is）-1/2倍。这就是非均匀加宽下的增益饱和现象。在非均匀加宽情况下,饱和效应的强弱与频率无关。 第二十四页，共31页。 二、光烧孔效应(xiàoyìng) 我们知道，对于(duìyú)非均匀加宽的工作物质，反转集居数密度?n按其表观中心频率v有一分布。在小信号情况下，其分布函数gi(v,v0)，处在v~v+dv频率范围内的反转集居数密度?n0(v)dv为 表观中心频率v的粒子发射一条(yī tiáo)中心频率为v,线宽为?vH的均匀加宽谱线。这一部粒子在准单色光作用下的饱和行为可以用均匀加宽情况下得出的公式描述。 1. 当入射光频率为v1时，对表观中心频率v=v1的粒子而言，相当于均匀加宽情况下入射光频率等于中心频率的情况。如果入射光足够强，则有： 第二十五页，共31页。 此时，A点下降到A1点。 2. 对于(duìyú)表观中心频率为v2的粒子，入射光频率v1偏离表观中心频率v2，所以饱和效应较小。 B点下降到B1点 3. 对于(duìyú)表观中心频率为v3的粒子 饱和(bǎohé)效应可以忽略，即?n(v3)=?n0(v3) 也就是说，频率为v1，强度为Iv1的光入射时，将使表观中心频率大致在 范围内有饱和作用 第二十六页，共31页。 因此在?n(v)曲线上形成(xíngchéng)一个以v1为中心的孔，孔深度为 孔的宽度(kuāndù)?v为 烧孔的面积(miàn jī)为 称为反转集居数的“烧孔”效应。四能级系统中受激辐射产生的光子数等于烧孔的面积?S。故受激辐射功率正比于烧孔面积。 第二十七页，共31页。 若同时存在另外一个频率v的弱光同时入射，若v位于(wèiyú)?v之内，则其增益系数小于小信号增益系数。如果v位于(wèiyú)光烧孔频率?v之外，则其不受强光Iv1的影响,仍等于小信号增益系数。 对非均匀加宽工作物质，中心频率在v1附近宽度为?v的范围内引起(yǐnqǐ)反转集居数饱和，对表观中心频率处在烧孔范围外的反转集居数没有影响。 在增益系数gi(ν,I v1)—v的曲线(qūxiàn)上，在频率v1处产生一个凹陷。凹陷的宽度为?v。频率v1处的凹陷最低点下降到增益系数的(1+Iν1/Is）-1/2倍。这种现象为增益曲线(qūxiàn)的烧孔效应。 第二十八页，共31页。 Doppler加宽气体中激光器中的光烧孔效应 在这类激光器中，频率为v1的振荡模在增益曲线上烧两个基孔，它们对称地分布在中心频率的两侧。 原因：模式的运动方向有两个方向。 分析： 某纵模?1频率为v1，沿z方向传播(chuánbō)为?1+，沿-z方向为?1-。 原子的表观中心频率 v1= ν‘0, ?1+将引起(yǐnqǐ)速度为Vz粒子的受激辐射。 反向传播?1-引起(yǐnqǐ)-Vz的粒子受激辐射。 第二十九页，共31页。 若?1模较强，则?Vz的反转粒子数将因受到受激辐射而减少。在 曲线上就会出现(chūxiàn)两个烧孔。 若还有另一频率为v的微纵模?存在， ?+和?1-的受激辐射分别由 的激活粒子(lìzǐ)贡献。如果v既不等于v1，也不等于2 v0- v1，则对?模做贡献的粒子(lìzǐ)数不受?1的影响， ?模的增益系数等于小信号增益系数。若等于上述两个频率，则?和?1模的受激辐射都由 的激活粒子贡献。由于频率为v1的强模?1消耗了大量的激活粒子，?模及?1模的增益系数都将因此而减小。所以在增益曲线上v1和2 v0- v1处出现(chūxiàn)两个烧孔。 第三十页，共31页。 此课件下载可自行(zìxíng)编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢 第三十一页，共31页。 词语：荧光 拼音：yíngguāng 解释：萤火之光。《后汉书·灵帝纪》：“帝与陈留王协夜步，逐荧光行数里，得民家露车，共乘之。”唐蒋防《望禁苑祥光》诗：“拱汾疑鼎气，临渭比荧光。”郭小川《一个和八个》诗：“在那潮湿的霉烂的败草中，突地出现一支美丽的荧光。”某些物质受光或其他射线照射时所发出的可见光。 词语