Поглощение усиление света E 2 E 1 I rc hn

Поглощение (усиление) света. E 2 E 1 I=rc=hn 0 nph L 0 dz=cdt индуцированое излучение индуцированое поглощение z спонтанное излучение

Инверсия насленностей. Сечение перехода. Уравнение для интенсивности s - сечение [см 2] DN=N 2 -N 1 - разность населенностей [см-3] a=s. DN – коэффициент усиления [см-1] 2

Сильносвязанные уровни. 2 M E 2 i 2… 2 m. . . 2. 21 N 2 i Больцмановское распределение E 1 i 1 L 1 l 1. . 12 11 N 1 i 3

Сильносвязанные уровни. Уравнение для интенсивности (эффективное сечение). 2 M E 2 i 2 2 m. . . … 2. 21 N 2 i E 1 i 1 L 1 l 1. . 12 11 N 1 i 4

Двухуровневая среда (не оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. DN=DN(Wp, I) E 2 E 1 I=rc=hn 0 nph 0 L z Накачка, Wp индуцированое поглощение индуцированое излучение накачка спонтанное излучение и все безизлучательные переходы тепловые фотоны 5

Двухуровневая среда (не оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. - параметр накачки 6

Двухуровневая среда (не оптическая накачка). Интенсивность насыщения. интенсивность насыщения: a 0 - коэффициент усиления по слабому сигналу 7

Двухуровневая среда (не оптическая накачка). Частные случаи. 1. p=0 (поглощение в отсутствии накачки) 2. p=1 ( нет ни усиления, ни поглощения) 3. p=2 ( усиление) 4. p®µ (нерграниченная мощность накачки) 8

Двухуровневая среда (не оптическая накачка). Частные случаи. 5. I<>Is (сильное насыщение) - но усиление (поглощение) есть ! 9

n Трехуровневая среда (тип 1, оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. E 3 t 32 W 13 E 2 E 1 t 31 W 31 B 21 t 21 hn B 12 10

Трехуровневая среда (тип 1, оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. Уравнение точно такое же как было для двухуровневой схемы с точноcтью до переобозначения параметра накачки p (было p=Wpt 21 g 1/g 2) 11

n Трехуровневая среда (тип 2, оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. E 2 W 02 B 21 E 0 t 10 W 20 t 21 hn B 12 t 20 12

Трехуровневая среда (тип 2, оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. Кроме переобозначения параметра накачки p есть три важных изменения 13

n Четырехуровневая среда (оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. E 3 t 32 W 13 E 2 t 31 B 21 E 1 W 31 E 0 t 21 hn B 12 t 10 t 30 14

Трехуровневая среда (тип 1, оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. 15

Четырехуровневая среда (оптическая накачка). Уравнение для разности населенностей. Кроме переобозначения параметра накачки p есть два важных изменения 16

Процессы, оганичивающие инверсию. Без участия фотонов. 2. кросс-релаксация 1. миграция на примеси DN=1® 0 E 2 E 1 DN=0®(-2) E 1 Eint 3. ап-конверсия DN=2®(-2) Eu E 2 E 1 17

Процессы, ограничивающие инверсию. Поглощение из возбужденного состояния (ESA) 4. поглощение накачки Eu DN=1® 1 5. поглощение сигнала DN=1® 1 Eu E 2 E 1 E 0 18