Понятие об энергетических уровнях. Из квантовой теории [15, 16] известно, что внутренняя энергия частиц (электронов, атомов, молекул) и самой материи квантована, т. е. может иметь ряд определенных дискретных энергетических уровней. Переход из одного состояния в другое сопровождается испусканием или поглощением кванта. Основной уровень — нижний энергетический уровень частицы — соответствует наименьшей внутренней энергии. Другие уровни, соответствующие большим значениям энергии, называются возбужденными. Переход между уровнями может быть излучательным и безизлучательным. В первом случае квант энергии поступает в окружающее пространство (во внешнее электромагнитное поле), во втором — передается соседним частицам (в окружающее пространство не поступает).[ ...]
Спонтанное излучение A2lN2 при оценке полезной мощности излучения можно не учитывать, так как оно дает вклад только в уровень шума.[ ...]
В случае равновесного распределения в соответствии с законом Больцмана населенность верхнего уровня всегда должна быть меньше населенности нижнего уровня (рис. 9.3, а). В случае инверсной населенности (рис. 9.3, б) из двух выбранных уровней верхний уровень должен обладать инверсией (обращением) населенности, что соответствует неравновесному состоянию. Иногда пользуются понятием отрицательной температуры.[ ...]
За счет электронного удара возможно возбуждение атомов А а В. Кроме того, возбуждение атомов возможно за счет их неупругих соударений между собой (рис. 9.7). Этот процесс иногда называют резонансным переносом энергии. В том случае, когда уровень одного атома совпадает с уровнем другого атома, то между ними возможен обмен энергиями в результате неупругих соударений. Примером может служить смесь газов С02 и Ы2 (рис. 9.8).[ ...]
Корпускулярная накачка использует высокоэнергетичные электронные или нейтронные потоки. Непосредственная бомбардировка электронным потоком кристалла применяется в полупроводниковых лазерах (рис. 9.10). Энергия электронов при бомбардировке кристалла перераспределяется между электроном в зоне проводимости, дыркой валентной зоны и первичным электроном. Кинетическая энергия первичных электронов (ли>2/2) должна превышать ширину запретной зоны АЕ примерно в три раза.[ ...]
Высокоэнергетические электронные потоки используются и в газовых лазерах при больших давлениях рабочей смеси (50 атм).[ ...]
Метод инжекции носителей применяется в полупроводниковых лазерах (например, СаАя) путем «впрыскивания» носителей тока через -»-переход извне в зону проводимости. За счет инжекции электронов в зону проводимости, а дырок в верхний слой валентной зоны нарушается тепловое равновесие и создаются условия для инверсной населенности.[ ...]
Принципиальная блок-схема квантового прибора. При прохождении электромагнитного сигнала через среду, имеющую отрицательную температуру (инверсную населенность), сигнал будет усиливаться, если коэффициент квантового усиления Ку больше коэффициента потерь Ка.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Резонансное поглощение (а) и индуцированное излучение системы под действием кванта внешнего электромагнитного поля (б) |
 |
| Схема, поясняющая вывод коэффициентов Эйнштейна |
 |
| Равновесное распределение (а) и инверсная населенность (6) |
 |
| Схема накачки за счет стационарного газового разряда (резонансный |
 |
| Нестационарные тепловые методы накачки |
 |
| Схема конфокального резонатора |
 |
| Диаграмма устойчивости оптического резонатора |
 |
| Некоторые типы неустойчивых резонаторов |
|