粒子数反转精品课件

1、粒子数反转第1页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Population inversion)1. 什么叫粒子数反转 (what is the population inversion )第八章 现代光学 ( Modern Optics)单位时间单位体积内原子体系吸收的光能量：受激辐射产生的光能量：净生光能量可表示为：第2页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Population inversion)1. 什么叫粒子数反转 (what is the population inversion )第八章 现代光学 (

2、Modern Optics)设 为光强, , (c为光速) 有 令 解得：第3页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Population inversion)1. 什么叫粒子数反转 (what is the population inversion )第八章 现代光学 ( Modern Optics)n2 n1,时, , 光强将按指数增强。n2 n1 ？ 基态E1的原子激发到激发态E2，第5页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Population inversion)2. 二能级系统 (Two-level ene

3、rgy system)第八章 现代光学 ( Modern Optics)图中A21为E2 向E1的自发辐射系数，即自发辐射速率，有 达到稳定时， 。故 n2 / n1 = w / （A21+w） n2 总是小于n1，所以，二能级系统物质不能实现粒子数反转。 第6页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Population inversion)3. 三能级系统 ( Three-level energy system )第八章 现代光学 ( Modern Optics)第7页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Popul

4、ation inversion)3. 三能级系统 ( Three-level energy system )第八章 现代光学 ( Modern Optics)能级E3 和E2上的粒子数变化率方程为： 第8页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Population inversion)3. 三能级系统 ( Three-level energy system )第八章 现代光学 ( Modern Optics)达到稳定时，上二式等于0，有 n3 = (wn1 + w23n2 )/(A31+A32)在A32A31，ww12时，有 n2 /n1 = w / A2

5、1外界抽运速度足够大时，有可能使w A21，转。 从而使n2 n1，使E2和E1二能级间的粒子数反 第9页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Population inversion)3. 三能级系统 ( Three-level energy system )第八章 现代光学 ( Modern Optics)在三能级系统实现粒子数反转时，上能级是亚稳态能级E2，下能级是基态能级E1。由于基态能级上总是聚集着大量的粒子，因此，要实现粒子数反转，外界抽运要相当强。这是三能级系统的缺点。 第10页，共11页，2022年，5月20日，8点40分，星期二8.3 粒子数反转 (Population inversion)4. 四能级系统 ( Four-level energy system )第八章 现代光学 ( Modern Optics