Резонансное и инверсное КР

Гелий-неоновый газовый лазер представляет особый интерес в связи с темой данной главы. Неон является веществом, которое способно обнаруживать лазерное действие. Однако инверсная заселенность в нем достигается в результате переноса энергии от возбужденного состояния гелия к неону, который таким образом переводится в возбужденное состояние. Гелий возбуждается электрическим разрядом (столкновениями с электронами в электрической разрядной трубке). Для такого возбуждения неприменимы обычные правила отбора. Многие из возбужденных атомов гелия в конце концов попадают в низшее возбужденное состояние (конфигурации 15 2з ) либо непосредственно в результате возбуждения, либо в результате распада высокоэнергетических возбужденных состояний. Излуча-тельный переход из состояния в синглетное основное состояние запрещен по спину, вследствие чего состояние 51 обладает сравнительно большим временем жизни. Это состояние лежит приблизительно на 1,6-10" см- над основным состоянием гелия. Высшее энергетическое состояние конфигурации ls 2s 2p 4s неона [эту конфигурацию мы сокращенно обозначим символом (Ые+, 45)] лежит всего на 314 см- ниже по энергии, чем указанное возбужденное состояние, относительно основного состояния неона. В такой ситуации возможен резонансный перенос энергии, при котором энергия возбуждения переходит от гелия к неону. Состояния конфигураций (Не+, Зр) и (Не+, Зз) расположены между конфигурацией (Не+, 4з) и основным состоянием. Они не заселяются возбужденным гелием следовательно, создается инверсная заселенность между различными возбужденными состояниями неона. Преобладающее лазерное дей- [c.189]

В квантовом усилителе энергия возбуждения (накачки) используется только для перераспределения числа активных частиц между уровнями энергии, т. е. создания состояния с инверсной населенностью. Это перераспределение должно быть таким, чтобы не было режима генерации и в то же время достаточным для возникновения индуцированного излучения при воздействии на систему слабого сигнала. Частота усиливаемого сигнала должна совпадать с частотой перехода частиц с верхнего уровня на нижний. Резонансное усиление создается отражательными пластинами резонатора, который вносит в систему положительную обратную связь. [c.145]

В состояние насыщения. Некоторые вещества, обычно растворы красителей, при воздействии интенсивных пучков света становятся прозрачными. Грубо говоря, эти вещества можно представить в виде двухуровневой системы с резонансной частотой со и малой интенсивностью насыщения /нас [уравнение (47)]. Теперь допустим, что в резонаторе лазера установлена ячейка, заполненная подходящим веществом, частота поглощения которого совпадает с частотой генерации лазера, а величина поглощения составляет, например, 50%. Генерация в лазере может начаться, только когда усиление в активной среде превысит уровень потерь в резонаторе, связанный с установкой поглощающей ячейки (в дополнение, конечно, ко всем остальным источникам потерь в резонаторе лазера), что приведет к весьма высокому уровню инверсной населенности в активной среде. Но как только начнется процесс генерации лазера, или, более точно, как только интенсивность лазерного излучения в резонаторе станет сравнимой с /нас, поглощающее вещество быстро перейдет в состояние насыщения (или просветления), т. е. станет прозрачным. Даже при малых значениях /нас уровень инверсной населенности в момент достижения насыщения все еще будет очень большим и тем самым позволит получить весьма интенсивный импульс света. Для наиболее распространенных поглощающих веществ малые значения /нас обеспечиваются за счет весьма высоких сечений поглощения, которые почти в 10 раз больше сечений поглошения активной средой. [c.38]

Описанная обратная связь в Л. осуществляется с помощью резонатора. Простейший резонатор для излучения в оптич. диапазоне представляет собой два зеркала, между к-рыми помещается активная среда. Одно из зеркал делается частично прозрачным для выхода части излучения, используемого потребителем. Остальное излучение отражается от зеркала и вновь возвращается в активную среду, вызывая новые индуцир. переходы. В результате происходит увеличение интенсивности волны-усиление. Для того чтобы усиление в активной среде скомпенсировало отвод из резонатора части излученной энергии, значение инверсной разности населенностей АМ = N2/6 2 1/ 1 должно превышать определенное пороговое значение АМ , к-рое зависит от длины L активной среды между зеркалами, коэф. отражения г частично прозрачного зеркала и сечения а резонансного квантового перехода согласно соотношению [c.562]

Внеш. магн. поле влияет на выход продуктов р-ции, скорость элементарных процессов взаимод. парамагнитных частиц (рекомбинации радикалов, аннигиляции триплетно-возбужденных молекул, тушения триплетных молекул радикалами и т.п.), интенсивность флуоресценции и хеми-люминесценции, темновую и фотопроводимость мол. кристаллов и орг. полупроводников. Магн. изотопный эффект сопровождается разделением магн. и немагн. изотопов (напр., С и С, о и О). Хим. поляризация электронов и ядер проявляется в спектрах ЭПР и ЯМР продуктов р-ций (радикалов и молекул), при этом положит, поляризация приводит к аномально сильным линиям поглощения, а отрицательная-к линиям эмиссии. В последнем случае создается инверсная населенность зеемановских уровней электронов или ядер (см. Зеемана эффект. Лазер). Когда химически индуцированная отрицат. поляризация ядер достигает значит, величины, превосходящей порог генерации, происходит самовозбуждение радиочастотного излучения и хим. система становится мол. квантовым генератором-хим. радиочастотным мазером. Внеш. высокочастотное резонансное поле стимулирует изменение спина и, следовательно, выхода продукта р-ции или интенсивности люминесценции. Это позволяет регистрировать спектры ЭПР короткоживущих пар парамагнитных частиц по изменению выхода электронов, дырок, возбужденных молекул. На этом принципе основан новый метод магн. резонанса-двойной магн. резонанс (ДМР). [c.624]

В связи с упомянутыми результатами уместно вспомнить также ещё одну идею, которая давно и пока безрезультатно беспокоит умы физиков. Это поиск путей создания гамма-лазера на мёссбауэровских ядерных переходах. Гамма-кванты, излучаемые ядрами без отдачи и, следовательно, без потери энергии, способны резонансным образом индуцировать переходы других ядер из возбуждённого мёссбауэровского состояния в основное. Инверсная заселённость этих уровней, которая, как и в оптических лазерах, необходима для генерации излучения, в принципе может быть получена путём облучения ядер нейтронами. К сожалению, необходимая для накачки интенсивность потока нейтронов может быть достигнута лишь с помощью ядерного взрыва. [c.109]