產生激光的典型能級有三能級和四能級系統(tǒng)

文章出處: 文章類型:原創(chuàng) 人氣：發(fā)表時間：2018-03-03 14:42:00

原子內部各個電子繞原子核做軌道運動的同時,還做自旋運動。原子內部的電子可以通過與外界交換能量從一種運動狀態(tài)改變?yōu)榱硪环N運動狀態(tài),對于每一種運動狀態(tài),原子具有確定的且不連續(xù)的內部能量值,稱原于的每一個內部能量值為原g子的一個能級。同一元素的原子,能級情況相同。

內部能量E的大小,將能量大的能級稱為上能級,能量小的能級稱為下能級,或稱為激光上能級、激光下能級原子內部能量最小的能級稱為基態(tài),如圖1.2中的能級E1一股情況下,絕大多數(shù)的原子處于基態(tài)。能量比基態(tài)高的其他能級都稱為激發(fā)態(tài)

產生激光的典型能級有三能級和四能級系統(tǒng)。由于基態(tài)能級E1粒子受到外界泵浦的作用吸收了外來能量,從E1被抽運到E1。但是,躍遷E基志與激此最終能級到E3上的粒子在該能級停留時間很短,根快無輻

射躍遷到E2能級上粒子從E3能級向E2能級躍遷時,既不發(fā)射光子,也不吸收光子,多余能量是以熱的形式放出的。由于E2能級是亞穩(wěn)態(tài)能級(粒子在該能級上停留時間長),所以激脅的原子源源不斷地從E1到E3,再從E3到E2,最后使E2上粒子大于E1上粒子時,在E2和E1能級間實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉,且E2上粒子躍遷回E1時便產生受激輻射,從而產生激光?？梢?亞穩(wěn)態(tài)能級在實現(xiàn)粒子數(shù)反轉中起著重要的作用。

典型的紅寶石激光器就屬于三能級系統(tǒng)。在EB抽運能級三能級系統(tǒng)中,由于激光最終能級是基態(tài),為了達到粒子數(shù)反轉,必須把半數(shù)以上的粒子抽運到上Er激光輸出能級(亞穩(wěn)態(tài)能級)能級,因此要求很高的抽運功率。

激光的產生

原子能級

原子是由一個帶正電荷的原子核和一個或若干個帶負電荷的電子組成,原子核所帶的正電量與各個電子所帶的負電量之和相等,整個原子呈電中性。不同元素的原子所具有的電子數(shù)目是不同的。氫原子只有1個電子,氨原子有18個電子。原子內部少了一個或幾個電子則成正離子,反之成負離子。氨原子少了一個電子就成氫離子。離子總是帶電荷的,不是帶正電荷就是帶負電荷分子是由原子組成的,為了便于討論,暫以原子為例,所得結論適用于離子和分子。電子總是圍繞著原子核不停地運動,這就使它有了動能。原子核與電子之間由于帶不同極性的電荷,因而互相吸引,使電子帶有位能。電子的動能和位能之和,叫做原子的內能。

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