Генерация в двухуровневой системе?

В чем именно разница между 2-уровневой, 3-уровневой и 4-уровневой системами? Почему нельзя добиться вынужденного излучения в двухуровневой системе с помощью оптической накачки?

Это можно найти в любом вступительном тексте по лазерам и оптике (поищите «инверсия населения»). Голосуйте за закрытие.
спасибо Крис. На самом деле я следую учебнику, но не могу понять, почему мы не можем добиться инверсии населенности в двухуровневой системе, когда на входе используется оптическая накачка?
Об этом говорится в статье в Википедии: en.wikipedia.org/wiki/Population_inversion .
Соответствующий раздел в статье Neutrino — Создание инверсии населения . Будьте осторожны с названиями «двухуровневые» и «трехуровневые»: волоконные усилители и лазеры, легированные эрбием, часто описываются как двухуровневые лазеры, хотя для целей вашего вопроса и по причинам, обсуждаемым в разделе «Создание популяции инверсии" они строго трехуровневые. Просто третий уровень может быть чуть выше второго, и поэтому в большинстве описаний уравнений скоростей для устройств фигурируют два уровня.

Ответы (3)

Оптическая накачка в лучшем случае обеспечит равное заполнение двухуровневой системы. Это связано с тем, что вероятности подъема электрона на верхний уровень и вызывания распада электрона на нижний уровень (имитируемое испускание) абсолютно одинаковы ! Другими словами, когда оба уровня заселены одинаково, количество электронов, «идущих вверх» и «вниз», будет одинаковым, поэтому вы не сможете добиться инверсии населенностей, которая требуется для лазеров.

Решение состоит в использовании третьего метастабильного уровня . Накачка будет между двумя другими, но электроны на верхнем энергетическом уровне быстро распадутся на метастабильный уровень, оставив верхний уровень практически все время незаселенным. Переход с метастабильного уровня на основной уровень имеет другую частоту: частоту лазера. Частота накачки находится между верхним уровнем и уровнем земли, поэтому накачка нерезонансна по отношению к лазерному переходу и, таким образом, не вызовет вынужденного излучения.

Я собирался задать тот же вопрос, но для "неоптической" прокачки. Этот ответ также относится к этому?

Для того, чтобы быть хрестоматийным знанием о четырех лазерных требованиях , инверсии населенности , лазерном пороге, источнике энергии и активной среде, я отвечу на вопрос в краткой форме. В вашей активной среде незапитанного лазера находится тепловое равновесие. Он подчиняется закону Больцмана . Таким образом, более высокие энергетические уровни менее населены.

Включение источника питания заполняет высокий энергетический уровень. Инверсия населенностей поддерживается за счет оптической накачки на третий уровень . Существует быстрый безызлучательный процесс «заполнения более высокого уровня». Быстрый по сравнению с радиационным процессом. Ключевой момент: 3-й уровень для поддержания инверсии населенностей .

Инверсия населенности двух уровней: нижний уровень менее населен, что противоречит закону Больцмана. На этих двух уровнях происходит процесс генерации. Этот процесс называется вынужденным излучением . Входящий фотон "клонирован";) длина волны, поляризация и направление второго нового фотона идентичны. Энергия для создания этого фотона берется из системы. Система переходит в состояние нижнего уровня.

Строго говоря, инверсия населенностей для генерации не нужна. LWI (генерация без инверсии) использует квантовую интерференцию (тесно связанную с электромагнитно-индуцированной прозрачностью).

Наблюдение генерации без инверсии в горячих парах рубидия в условиях электромагнитно-индуцированной прозрачности

Генерация в двухуровневой системе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v