考虑某二能级工作物质,其E2能级的自发辐射寿命为rs,无辐射跃迁寿命为τnr2。假设在t=0时刻E2上的原
(1)该原子在E2能级上的寿命τ2计算如下
(1)该原子在E2能级上的寿命τ2计算如下若t时刻能级E2上的原子数密度为n2(t),则由上式可得n2(t)=在t时刻体积V中产生的自发辐射光功率(2)在dt时间内体积V中产生的自发辐射光子总数能级E2上的原子发出的自发辐射光子总数(3)量子产额
(1)该原子在E2能级上的寿命τ2计算如下
(1)该原子在E2能级上的寿命τ2计算如下若t时刻能级E2上的原子数密度为n2(t),则由上式可得n2(t)=在t时刻体积V中产生的自发辐射光功率(2)在dt时间内体积V中产生的自发辐射光子总数能级E2上的原子发出的自发辐射光子总数(3)量子产额
第1题
气体介质中粒子数密度n=1023cm-1,E2能级比基态E1能级的能量高2.48eV(跃迁中心波长λ0=0.5μm),E2能级的自发辐射寿命=1ms,E2→E1能级的自发辐射谱线具有洛伦兹线型(线宽△=1GHz)。在热平衡温度为T1(kbT1=0.026eV)和T2(kbT2=0.26eV)(kb为玻耳兹曼常数)时,求:
第2题
第3题
第4题
第5题
A.处于高能级E2的一个原子自发地向E1跃迁,并发射一个能量为hv的光子,这种过程称为自发跃迁,由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射
B.各个原子在自发跃迁过程中是彼此相关的
C.自发辐射是原子在空气作用下发生的跃迁
D.自发辐射是受外界辐射场影响的自发过程
第6题
4.15光泵浦的激光系统如下图所示,激光工作物质能级示于图(a),在热平衡状态下,能级1,能级2上的粒子数可忽略不计。将泵浦光波长调到能级0→能级2跃迁中心频率,从一侧入射到工作物质上,将能级0的粒子抽运到能级2。能级2的粒子数通过自发发射和无辐射跃迁回到能级0,其跃迁几率分别为A20=106s-1,S20=5×106s-1;能级2和能级1之间存在自发发射和受激发射,其自发发射爱因斯坦系数A21为105s-1,能级1的寿命τ1=10-7s。为了简化,假定n2,n1n0,基态粒子数密度视为常数,n0=10-7cm-3。该激光工作物质为均匀加宽介质,能级2→能级0及能级2→能级1跃迁谱线具有洛伦兹线型,其线宽△=10GHz,激光器处于稳态工作。其他参数如下图(b)中所示。求:
第7题
工作物质的能级系统如下图(b)所示。单位体积中自基态能级0→能级2的激励速率是R2,能级1的寿命极短,以至于该能级的粒子数密度n1≈0,能级2的寿命是τ2。今有一宽为T(T>τ2),光强为I,频率与能级2-能级1跃迁中心频率相应的矩形脉冲光照射该工作物质。观察者用光探测器检测其侧荧光并用示波器记录荧光波形。入射光脉冲及荧光波形图如图(a)所示,S0与S1分别为无光照及有光照时的侧荧光达到稳态时的光强。
第8题
一个环形激光器,其结构参数如下图所示,四块反射镜的反射率分别为r1=0.96,r2=0.8,r3=0.97,r4=0.98;T1=T3=T4=0,T2=0.2。受激辐射跃迁的上能级E2=3.2eV,能级寿命为1.54ms,中心频率发射截面为2×10-20cm2,跃迁中心波长为760nm。从基态直接泵浦到E2的泵浦速率为R02,若下能级寿命近似为0。现假定光波在腔内以逆时针方向传播,试求:
第9题
光泵浦的激光系统如图4.9所示,激光工作物质能级示于图4.9(a),在热平衡状态下,能级1,能级2上的粒子数可忽略不计。将泵浦光波长调到能级0→能级2跃迁中心频率,从一侧入射到工作物质上,将能级0的粒子抽运到能级2。能级2的粒子数通过自发发射和无辐射跃迁回到能级0,其跃迁几率分别为A20=106s-1,S20=5×106s-1;能级2和能级1之间存在自发发射和受激发射,其自发发射爱因斯坦系数A21为105s-1,能级1的寿命τ1=10-7s。为了简化,假定n2,n1<<n0,基态粒子数密度视为常数,n0=1017cm-3。该激光工作物质为均匀加宽介质,能级2→能级0及能级2→能级1跃迁谱线具有洛伦兹线型,其线宽△vH=10GHz,激光器处于稳态工作。其他参数如图4.9(b)中所示。求:
(1)中心泵浦波长的吸收截面σp; (2)能级2→能级1的中心频率发射截面σ21; (3)能级2寿命; (4)泵浦光很弱并忽略受激发射时的n2/n1比值; (5)阈值增益和中心频率阈值反转粒子数密度; (6)写出用σp,Ip,σ21和I表示的能级2和能级1的速率方程,求阈值泵浦光强(其中Ip和I分别为泵浦光强和腔内激光光强); (7)如果泵浦光强是阈值的10倍,能级2→能级1跃迁以受激发射为主,估算该激光器的输出光强。
第10题
第11题
工作物质的能级系统如图3.18(b)所示。单位体积中自基态能级0→能级2的激励速率是R2,能级1的寿命极短,以至于该能级的粒子数密度n1≈0,能级2的寿命是τ2。今有一宽为T(T>τ2),光强为I,频率与能级2一能级1跃迁中心频率相应的矩形脉冲光照射该工作物质。观察者用光探测器检测其侧荧光并用示波器记录荧光波形。入射光脉冲及荧光波形图如图3.18(a)所示,S0与S1分别为无光照及有光照时的侧荧光达到稳态时的光强。
(1)给出S0/S1的表达式; (2)光脉冲照射时,侧荧光光强以指数方式衰减至稳定值S1,试给出时间常数τa的表示式; (3)光脉冲结束后侧荧光光强按指数上升,最后恢复到稳定值S0,试给出时间常数τb的表示式; (4)利用上述实验,能测出该工作物质的哪些参数?