Какую среду называют активной

АКТИВНАЯ СРЕДА — вещество, в к-ром создана инверсия населённостей энергетич. уровней квантовой системы. А. с. усиливает проходящее через неё резонансное эл—магн. излучение при условии, если коэф. квантового усиления превышает коэф. потерь энергии в А. с. (см. Квантовая электроника). Применение положит. обратной связи позволяет использовать А. с. для создания генератора когерентного эл—магн. излучения.

При этом необходимо избират. возбуждение (или создание каналов ускоренной релаксации) атомов или молекул, обеспечивающее избыточное заселение одного или неск. верхних уровней энергии по сравнению с нижележащим уровнем. Одним из наиб. эфф. методов возбуждения является т. н. метод оптич. накачки. Он особенно эффективен для возбуждения сред, обладающих широкими полосами поглощения (твёрдых тел, жидкостей, см. Твердотельный лазер, Жидкостные лазеры,). В полупроводниках А. с. можно создавать разл. способами: инжекцией носителей заряда через моно- и гетеропереходы (см. Инжекционный лазер, Гетеролазер), бомбардировкой пучком быстрых электронов; оптич. возбуждением; электрич. пробоем в электрич. поле (см. Полупроводниковый лазер ).А. с. в газах создаётся в большинстве случаев в электрич. разряде. Возбуждение частиц возникает при электронном ударе. Обычно для увеличения эффективности накачки к рабочему газу добавляются вспомогательные, передающие возбуждение на верхний лазерный уровень рабочего газа и опустошающие его нижний лазерный уровень.

Этот метод позволяет использовать в качестве А. с. разл. атомные и молекулярные смеси и разл. типы электрич. разрядов (См. Газоразрядные лазеры ).Оптич. накачка (излучением с широким спектром) в газах является малоэффективной, т. к. ширина спектральной линии газа невелика. А. с. можно также создать в газовой смеси, к-рая нагревается до высоких темп-р, формируется в сверхзвуковой поток и затем, выходя из сопла, резко охлаждается (см. Газодинамический лазер ).Хим. связи молекул являются энергоёмкими накопителями энергии. Поэтому для создания А. с. используют энергию, освобождающуюся в хим. реакциях. Примерами таких реакций могут служить реакции фотодиссоциации, диссоциации, взрывные хим. реакции (см. Химический лазер).

Лит.: Справочник по лазерам, пер. с англ. под ред. А. М. Прохорова, т. 1-2, М.. 1978; Звелто О., Физика лазеров, пер. с англ., 2 изд., М., 1984; Карлов Н. В., Лекции по квантовой электронике, М., 1983. М. Н. Андреева.

Активная среда

Активная среда , обладающая инверсной заселенностью уровней, способна усиливать оптическое излучение на частоте рабочего перехода. Усиление происходит вследствие индуцированного ( стимулированного) когерентного излучения возбужденных атомов под действием поля световой волны. [1]

Активные среды характеризуются непрерывным рассредоточенным притоком энергии от внешнего источника и ее диссипацией. Благодаря тому, что через каждый физически малый элемент среды протекает поток энергии от источника к термостату, этот элемент выводится из состояния теплового равновесия и приобретает способность совершать автоколебания, быть триггерным ( бистабильным) либо возбудимым. Когда отдельные такие элементы локально связаны между собой и формируют распределенную активную среду, в подобной среде наблюдается образование различных стационарных или зависящих от времени пространственных структур. [2]

Активная среда имеет форму стержня с теми же геометрическими размерами, что и лампа накачки, который установлен вдоль другой фокальной оси эллиптического цилиндра. [4]

Активная среда — среда, приведенная в состояние с инверсной населенностью. [6]

Активные среды некоторых газовых лазеров составляют на основе эксимеров. Эксимеры — вещества, состоящие из двухатомных молекул и существующие только в электронно-возбужденном состоянии. Переход из возбужденного состояния в невозбужденное ( снятие возбуждения) сопровождается лазерным излучением. [7]

Активная среда может быть охарактеризована отрицательным показателем поглощения а. [8]

Активная среда в этих лазерах создается, как правило, самостоятельным разрядом постоянного тока, протекающего в направлении потока. В случае поперечной прокачки газа способы возбуждения среды более разнообразны. [9]

Активная среда способствует возникновению системы трещин и приводит к снижению сопротивления уста-юсти вследствие местных гаррозионных повреждений. На рис. 6.12 показана такая система трещин на поверхности звена автомобильной рессоры, работающей на изгиб. [11]

Активные среды — это вещества, в которых распределение частиц ( атомов, молекул, ионов) по энергетическим состояниям не является равновесным и хотя бы для одной пары уровней энергии осуществляется инверсия населенностей. [12]

Активная среда расположена между зеркалами, образующими оптический резонатор. [13]

Активная среда расположена между зеркалами, образующими оптический резонатор. [14]

Активная среда ( твердая, жидкая или газообразная), которая определяет возможную длину волн эмиссии. [15]

Устройство лазера

1 — активная среда; 2 — энергия накачки лазера; 3 — непрозрачное зеркало; 4 — полупрозрачное зеркало; 5 — лазерный луч.

Все лазеры состоят из трёх основных частей:

1) активной (рабочей) среды;

2) системы накачки (источник энергии);

3) оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).

Каждая из них обеспечивает для работы лазера выполнение своих определённых функций.

В настоящее время в качестве рабочей среды лазера используются различные агрегатные состояния вещества: твёрдое, жидкое, газообразное, плазма. В обычном состоянии материалы для активной среды находятся в стандартном своем состоянии, а затем при помощи определенных реактивов атомы этих газов, жидкостей или твердых тел приводятся в возбужденное состояние, и начинается процесс продуцирования светового потока. Для возбуждения атомов тех или иных веществ в активной среде лазера используют электромагнитную волну.
Важной составляющей работы активной среды лазера является квантовое усиление (не забываем, что лазер является квантовым генератором). Коэффициент квантового усиления в лазере основополагающий показатель для просчета работы установки. В современных лазерных установках квантовое усиление атомов происходит до тех пор, пока не исходящая и входящая энергия не будут сбалансированы и равны друг другу.

В обычном состоянии число атомов, находящихся на возбуждённых энергетических уровнях, определяется распределением Больцмана:

здесь N — число атомов, находящихся в возбуждённом состоянии с энергией E, N0 — число атомов, находящихся в основном состоянии, k — постоянная Больцмана, T — температура среды. Иными словами, таких атомов, находящихся в возбужденном состоянии меньше, чем в основном, поэтому вероятность того, что фотон, распространяясь по среде, вызовет вынужденное излучение — мала по сравнению с вероятностью его поглощения. Поэтому электромагнитная волна, проходя по веществу, расходует свою энергию на возбуждение атомов. Интенсивность излучения при этом падает по закону Бугера.

здесь I0 — начальная интенсивность, Il — интенсивность излучения, прошедшего расстояние l в веществе, a1 — коэффициент поглощения вещества. Поскольку зависимость экспоненциальная, излучение очень быстро поглощается.

В том случае, когда число возбуждённых атомов больше, чем невозбуждённых (то есть в состоянии инверсии населённостей), ситуация прямо противоположна. Акты вынужденного излучения преобладают над поглощением, и излучение усиливается по закону:

где a2 — коэффициент квантового усиления. В реальных лазерах усиление происходит до тех пор, пока величина поступающей за счёт вынужденного излучения энергии не станет равной величине энергии, теряемой в резонаторе. Эти потери связаны с насыщением метастабильного уровня рабочего вещества, после чего энергия накачки идёт только на его разогрев, а также с наличием множества других факторов (рассеяние на неоднородностях среды, поглощение примесями, неидеальность отражающих зеркал, полезное и нежелательное излучение в окружающую среду и пр.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9399 — | 7311 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Оцените статью
Добавить комментарий