产生激光的典型能级有三能级和四能级系统

文章出处: 文章类型:原创人气：发表时间：2018-03-03 14:42:00

原子内部各个电子绕原子核做轨道运动的同时,还做自旋运动。原子内部的电子可以通过与外界交换能量从一种运动状态改变为另一种运动状态,对于每一种运动状态,原子具有确定的且不连续的内部能量值,称原于的每一个内部能量值为原g子的一个能级。同一元素的原子,能级情况相同。

内部能量E的大小,将能量大的能级称为上能级,能量小的能级称为下能级,或称为激光上能级、激光下能级原子内部能量最小的能级称为基态,如图1.2中的能级E1一股情况下,绝大多数的原子处于基态。能量比基态高的其他能级都称为激发态

产生激光的典型能级有三能级和四能级系统。由于基态能级E1粒子受到外界泵浦的作用吸收了外来能量,从E1被抽运到E1。但是,跃迁E基志与激此最终能级到E3上的粒子在该能级停留时间很短,根快无辐

射跃迁到E2能级上粒子从E3能级向E2能级跃迁时,既不发射光子,也不吸收光子,多余能量是以热的形式放出的。由于E2能级是亚稳态能级(粒子在该能级上停留时间长),所以激胁的原子源源不断地从E1到E3,再从E3到E2,最后使E2上粒子大于E1上粒子时,在E2和E1能级间实现了粒子数反转,且E2上粒子跃迁回E1时便产生受激辐射,从而产生激光。可见,亚稳态能级在实现粒子数反转中起着重要的作用。

典型的红宝石激光器就属于三能级系统。在EB抽运能级三能级系统中,由于激光最终能级是基态,为了达到粒子数反转,必须把半数以上的粒子抽运到上Er激光输出能级(亚稳态能级)能级,因此要求很高的抽运功率。

激光的产生

原子能级

原子是由一个带正电荷的原子核和一个或若干个带负电荷的电子组成,原子核所带的正电量与各个电子所带的负电量之和相等,整个原子呈电中性。不同元素的原子所具有的电子数目是不同的。氢原子只有1个电子,氨原子有18个电子。原子内部少了一个或几个电子则成正离子,反之成负离子。氨原子少了一个电子就成氢离子。离子总是带电荷的,不是带正电荷就是带负电荷分子是由原子组成的,为了便于讨论,暂以原子为例,所得结论适用于离子和分子。电子总是围绕着原子核不停地运动,这就使它有了动能。原子核与电子之间由于带不同极性的电荷,因而互相吸引,使电子带有位能。电子的动能和位能之和,叫做原子的内能。

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