【精品】2-4激光器的工作原理-非均匀增宽型介质的增益系数与增益饱和

《【精品】2-4激光器的工作原理-非均匀增宽型介质的增益系数与增益饱和》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、均匀增宽型介质的增益系数和增益饱和2)5侍)旳」、介质在小讯号时的粒子数反转分布值(一)在系统到达动平衡时，对均匀增宽介质有：=7?2^2—(人1+尺2)巧(二)对于非均匀增宽型介质有：1.E2能级上的粒子中速度在V1到Vi+dV]之间的粒子数密度为：I卅(vJdV](-勞)・dViI2.Ei能级上的粒子中速度在Vi到旳+dvi之间的粒子数密度为：IM(vJdV]=(m)1/2exp(--^—L)-d{11112/ikT2kT13.若Ei、E2能级的简并度相同，则速度在Vi到勺+dvi之间的粒子数密度反转分布值为：An0(V])〃V]二(V])〃V]-nf(v】)dV]=An0(

2、—)1/2exp(-mVIjikT4.EpE2能级各种速度的粒子数密度反转分布值之和为：I0C-002fAAvJdV]=『©。(磊^化乂卩—笔苗讥二心—00—00

3、上一方

4、矽甫頁

5、尸一员茨更

6、回目录二、频率与粒子数反转分布（一）对均匀增宽介质，Ad全部用于辐射中心频率为勺、线型函数为均匀增宽型函数的光波。（二）对于非均匀增宽型介质I1.在Ei、E?能级间跃迁的粒子辐射的光波I也是中心频率为5的自然增宽型函数。但I由于多普勒效应，在正对着粒子运动（运I动速度为vQ的方向上接受到的光波的线I型函数变为中心频率为儿的自然增宽型函I数了。I片=$（1+乞）=比=（1/厂仏）£I昇v0Idv

7、{=—dxd{=—dvlIci/°zffi•

8、矽育龙

9、丁一页、呵茨穴

10、回目示三、小讯号增益系数(一)对均匀增宽介质的小讯号增益系数为：G0(y)=AM°B91^f(v)/iyc(二)对于非均匀增宽型介质，它的小讯号增益系数是由具有不同速度的粒子数密度反转分布值提供的。1.频率为儿的粒子数密

11、度反转分布对小讯号增益系数的贡献为：IdG；(v)=An0(岭)•你•场1—f(v)/zy=An%山)〃岭场1~hYfM均匀增宽型介质的增益系数和增益饱和2.介质中总的小讯号增益系数为:4)G^v)=rdG^v)=[An°fD(v})dv}B2^hvf(v)•04)c=An°B?1—hv’P九Oi)竺yc2兀山(v-Vj)2+(Av/2)2=AH°B21^/iv/D(y).f—竺一—c山In(v-+(Av/2)2=AnQB2l—hvfD(v)四.一般情况下的粒子数密度反转分布(_)均匀增宽型介质aAw°An=A/(Vo)均匀增宽型介质的增益系数和增益饱和二）1+〃人[(—5)2+(

12、3/2)2]心°(v-v0)2+(1+Z/Z5)(Av/2)2对于非均匀增宽型介质当频率为匕、光强为］:的光波在其中传播时，对中心频率为勺的粒子来说,1+/亿1+〃人九山）w）=wAn°1.当频率为岭、光强为I的光波在其中传播时，对中心频率为v附近单位频率间隔内粒子数反转分布值Aw（v）的饱和效应规律为:（2zAV—、_A«°（v）_An0（V1-V）+（丁）人（―、32,I/（V,）=,I/（V,）九（V）=；、2门/、/"'九（V）1+——711+——71（匕-V）+（1+——）（——）人/（V）Is/（V）人2上一歹

13、矽育龙

14、丁一页、呵茨穴

15、回目示W-k+(¥)2匀增宽型介

16、的增系I数和增、人饱和、^粒子的中心频率zfn（p）Vi土G一2讥（"2）埠V1±如/ng—-加5土爭-〉3〒和（八土2如42寻如0（力土如z^n°(v)-Jn(v)(p>)厶yz/nO(Vi±^)1/2Y/±p~/巧£如。5士/»）01+丄如山~）2+（1+厶（空）2“恥）Is人2即频率为岭的光波也可以引起频率为v的粒子数密度反转分布值心（可的饱和。岭光波起作用的频率范围可以根据上式对介质中各种频率的A〃e）减少的程度作表进行比较。令光波强度为亠、光波频率为岭，由表中数据可以看出，勺光波对频率为的粒子数密度反转分布的饱和作用已很弱。上一刎回賞刎7"—刎回茨歸回目录图(2.6.4

17、)非均匀增宽型反转粒子数密度饱和1.频率为比、强度为I的光波仅使围绕中心频率儿、宽度为i/一岭二±[i+a〃$)]

18、/2.(A“2)范围内的粒子有饱和作用，因此在曲线上(如审(2.6.4))形成一个以比为中心的孔。An(v)孔的深度为：JU△nm)=陥方心。ej孔的宽度为：:v3v=(i+—y/v孔的面积为：人您〜心°(片)3—丄丙(1+///J/2上一方

19、回首页、厂一更[矽茨穴

20、回目录五、增益饱和（一）均匀增宽型介质八匕）1+K7^)均匀增宽型介质的增益系数和增益