粒子数反转.ppt

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)子,称为光放大。体积Sdz中进去时一个光子,出来时多个光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：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)设 为光强,(c为光速)有 令 解得：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E2，8.3 粒子数反转 (Population inversion)2.二能级系统 (Two-level energy 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。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)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)能级E3 和E2上的粒子数变化率方程为：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/A21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 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。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)易实现粒子数反转。在能级E3和E2之间，能实现粒子数反转。E2不是基态，四能级系统比三能级系统更容