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文档简介

激光原理,2008/2009学年第二学期,主讲：涂兴华,1,主要内容,1、均匀加宽工作物质的增益系数2、非均匀加宽工作物质的增益系数3、综合加宽工作物质的增益系数（简介）,2,第四章电磁场和物质的相互共振作用,4.5均匀加宽工作物质的增益系数,3,增益系数,增益系数：表示通过单位长度激活物质后光强增长的百分数,4,增益系数,5,增益系数,小信号增益系数：,大信号增益系数：,（常数）,I：光传播到z处的光强Is：饱和光强,6,增益系数,四能级系统，工作物质中光子数密度Nl的速率方程：,不计损耗，且f1f2时：,7,增益系数,增益系数表达式为：,增益系数与反转集居数密度成正比,8,增益系数,反转集居数密度,若,则,介质对光具有放大作用,介质对光具有吸收作用,9,反转集居数饱和,设入射光频率，光强，,求工作物质的反转集居数密度：,连续工作状态下：,10,11,为E2能级寿命：,12,稳态：,四能级系统：,饱和光强,13,反转集居数饱和,1、小信号情况,与光强无关,14,反转集居数饱和,反转集居数饱和：,反转集居数随的增强而减少,2、大信号情况,15,反转集居数饱和,3、与入射光频率的关系,16,反转集居数饱和,3、与入射光频率的关系,17,增益饱和,1、激光工作物质对频率为的入射光的增益系数,设入射光频率，光强，,增益系数：,其中：,18,增益饱和,1、激光工作物质对频率为的入射光的增益系数,小信号情况：,19,增益饱和,1、激光工作物质对频率为的入射光的增益系数,大信号情况：,20,增益饱和,1、激光工作物质对频率为的入射光的增益系数,大信号情况：,增益系数与入射光功率的关系：,21,增益饱和,思考：设有一频率为，强度为的强光入射，同时还有一频率为的弱光入射，弱光的增益系数将如何变化？,2、激光工作物质对另一频率为的弱光的增益系数,22,增益饱和,2、激光工作物质对另一频率为的弱光的增益系数,23,若：,则：,均匀加宽谱线情形下，某一频率的强光入射，使弱光增益在整个谱线上均匀下降，下降后的谱线宽度与小信号时线宽相等。,均匀加宽激光器中，一个模式的起振会使其它模式的增益降低，因而可以阻止其它模式的振荡，从而实现单纵模输出。,24,第四章电磁场和物质的相互共振作用,4.6非均匀加宽工作物质的增益系数,25,增益饱和,26,增益饱和,总的增益系数：,小信号增益系数：,中心频率处的小信号增益系数：,27,增益饱和,时：,28,烧孔效应,非均匀工作物质中：,29,烧孔效应,30,烧孔效应,饱和效应可忽略,表观中心频率为的粒子：,31,孔深度：,孔宽度：,孔面积：,四能级系统中受激辐射产生的光子数烧孔面积,32,烧孔效应,1.在烧孔范围内：弱光增益系数小于信号增益系数；,2.在烧孔范围外：弱光增益系数等于信号增益系数。,激
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