Инверсная заселенность уровней

Основным условием получения лазерного эффекта является состояние излучающей среды, при котором создана так называемая инверсная заселенность уровней — концентрация атомов на верхнем (излучающем) уровне выше, чем на нижнем. Если это имеет место, то излучение с частотой, соответствующей переходу между этими уровнями, при прохождении через такую среду будет благодаря индуцированному излучению не ослабляться, а усиливаться. Этот эффект отрицательного поглощения был положен в основу создания лазеров. [c.275]

При помощи оптической Накачки (рис. 209, а), которая обычно осуществляется с помощью ксеноновой лампы-вспышки (длительность импульса —10 с), возникает инверсная заселенность уровней по отношению к уровню Mg. Переходам с уровня на Ма соответствуют две красные линии Ri и 7 а- Вероятность этих переходов мала и поэтому при спонтанном свечении указанные линии слабы. [c.522]

В заключение отметим, что в химических реакциях происходит генерация не только колебательно-, но и электронно-возбужденных частиц. Так, один из мощных химических лазеров основан на создании инверсной заселенности уровня электронного возбуждения атомов Г. [c.230]

Активное вещество может быть твердым, жидким и газообразным. Для осуществления вынужденного излучения в веществе наиболее выгодно, чтобы в нем было как можно больще возбужденных до определенного уровня атомов (молекул). Поэтому в веществе, используемом в лазере, специально создается так называемая инверсная заселенность уровней, при которой на более высоком энергетическом уровне оказывается повыщенная концентрация атомов, по сравнению с уровнем, лежащим ниже. Благодаря такому распределению атомов вынужденное излучение преобладает над поглощением. [c.102]

Уровень 1 метастабильный, переход с него на уровень Ео запрещен правилами отбора, вероятность этого перехода мала и время жизни ионов на нем порядка Ю- с. Благодаря длительности пребывания на нем ионов происходит их накопление, уровень оказывается более заселенным, чем Ео. Иными словами, создается инверсная заселенность уровня Е1 по отношению к уровню Ео и благоприятные условия для вынужденных переходов. [c.104]

ГО валентного колебания, что указывает на существенное влияние Кориолисова взаимодействия на релаксационные параметры смеси СОз—N2- При превышении СОд (уд) более чем в 1,7 раза СО2 (v2) в СО2 образуется инверсная заселенность уровней Ап = = тг (001) — тг(010). Зависимость Ап от концентрации N3 носит немонотонный характер (рис. 5,6). Расчеты Ап с учетом Кориолисова взаимодействия для процесса III показывают снижение Ап по сравнению с расчетами, при которых вероятность процесса III рассчитывалась по методике [16]. [c.202]

Таким образом, в общем случае Пзр > Пви однако могут быть случаи, когда Мп > (инверсная заселенность) тогда скорость стимулированного излучения больше скорости спонтанного излучения. В настоящее время известно много систем, для которых достигнута инверсная заселенность уровней и на основе которых построены интенсивные источники стимулированного излучения — мазеры и лазеры. [c.21]

Другим примером систем, в которых реализуются состояния с отрицательными температурами, являются квантовые генераторы, лазеры и мазеры. Избытка заселенности более высокого энергетического уровня для таких систем часто достигают путем оптической накачки , т. е. подвода извне электромагнитной энергии. Имеются и другие способы получения инверсной заселенности уровней, всегда связанные с нетермическим подводом энергии (см. Н. Г. Басов, О, Н. К р о X и и, Ю. М. П о п о в, УФН, 72, 161, 1960). [c.188]

Для реализации этой способности волокна существенными оказываются два момента 1) выбор материала волокна, в котором может быть создана инверсная заселенность уровней 2) эффективное использование энергии накачки. [c.112]

При термодинамическом равновесии < Л х) логарифм отношения отрицателен и температура положительна. В случае неравновесной системы с инверсной заселенностью уровней, когда Л 2 > Л ь температура Т окажется отрицательной. Таким образом, степень возбуждения квантовой системы (ее неравновес-ность) характеризуется отрицательной температурой. Следует заметить, что понятие отрицательной температуры самостоятельного физического смысла не имеет. Оно применимо только к определенным двум энергетическим уровням. Однако им широко пользуются при описании процессов в квантовых приборах. [c.436]

Вспомогательное излучение частоты со з обычно называют подсветкой или некачкой . Оно позволяет осуществить селективное (инверсное) заселение уровня 2. [c.437]

Первое условие работы лазера состоит в том, что большую часть молекул надо перевести в более высокое состояние, чем низшее состояние (обычно электронное) атома или молекулы. Низшим состоянием часто, но не обязательно является основное состояние. Эта инверсия заселенности уровней по сравнению с нормальным больцмановским распределением обычно достигается путем накачки с помощью интенсивной вспышки света и переведением системы на еще более высокий уровень. Затем система быстро переходит на излучающий уровень, который соответствует метастабильному состоянию. Представим себе цилиндрический стержень вещества, в котором осуществлена инверсная заселенность уровней. Пучок света подходящей длины волны, проходя через стержень, не будет ослабляться, как обычно, при поглощении. Вместо этого он будет усиливаться вследствие того, что за единицу времени переходов вниз (вынужденное испускание) будет больше, чем переходов вверх (поглощение). Если у обоих концов лазера поместить зеркала так, чтобы пучок проходил вперед и назад, то он будет постепенно усиливать свою интенсивность с каждым прохождением. Конечно, для усиления пучка за одно прохождение должны покрываться потери на отражение. Если это второе условие выполнено, то интенсивность света будет продолжать расти и получится чрезвычайно интенсивный пучок света. Этот свет является высококогерентным и монохроматическим, так как возбужденные молекулы вынуждены излучать точно в фазе с проходящей световой волной. Кроме того, при установлении концевых зеркал параллельно друг другу селективно усиливаются только несколько видов (мод) колебаний. Остальные выходят из пучка после нескольких отражений. Таким образом могут быть получены остро направленные пучки света. [c.133]

В работе [20] численно решена задача о течении газа в плоском сопле прп наличии неравновесной релаксации колебательных степеней свободы. Определены колебательные температуры различных мод, установлена инверсная заселенность уровней и определен коэффициент усиления. Исследовано влияние геометрических параметров сопла на инверсную заселенность уровней и коэффициент усиления и иродемопстрировапа вангность учета двумерных эффектов нри их определении. На рис. 6.13, а показаны липии М = onst в плоском сопле с угловой точкой при учете (сплошные липии) и без учета (штриховые линии) колебательной релаксации. Оче- [c.286]

Если равновесные состояния с инверсной заселенностью энергетических уровней и, следовательно, с отрицательной абсолютной температурой можно получить юлько у необычных систем, которыми являю 1СЯ лишь спиновые системы, то стационарные неравновесные состояния с инверсной заселенностью уровней ожно непрерывной подкачкой создать и у обычных систем. Это осуществляется в таких усилительных установках, как мазеры. Эчень часто, говоря об инверсной заселенности энергетических ровней, употребляют понятие отрицательной абсолютной тем-лературы, однако это лишь условное терминологическое понятие, поскольку инверсная заселенность уровней еще не еС1Ь сосюяние отрицательной температурой. Необходимо, чтобы система находилась в равновесном состоянии при инверсной заселенности ровней, как это наблюдается в спиновых системах. [c.141]

В смеси Нз с 2 образование НР происходит при каждом соударении Н с Рд, а потеря избыточной колебательной энергии НР, как п Н , требует тысяч соударений. Результатом неравенства скоростей образования и гибели колебательно-возбужденных частиц будет нарушение равновесного >аспределения по энергии в ходе химической реакции, Лоскольку молекулы НР образуются в колебательно-воз-бужденном состоянии и лишь потом постепенно переходят в основное состояние, заселенность высших энергетических уровней оказывается больше, чем основных, т. е. возникае инверсная заселенность уровней. Реакция Нз с Рз используется как генератор лазерного излучения. [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология