1 Qattiq holatdagi optik kvant generatorlari

1 Qattiq holatdagi optik kvant generatorlari
Qattiq jismlardagi optik kvant generatorlarida (lazerlar).
Faol muhit sifatida kristall yoki amorf (ko'zoynak) ishlatiladi muayyan elementlarning aralashmalari kiritilgan muhitlar. qo'zg'atilgan radiatsiya va hosil bo'lish energiya o'rtasidagi o'tish paytida sodir bo'ladi faol markazlarning darajalari (nopoklik ionlari, rang markazlari), qaysi aktivatorlar deb ataladi. Matritsadagi nopoklik ionlarining kontsentratsiyasi odatda bir necha foizdan oshmaydi.
Faol nopoklik markazlari elektr maydonida joylashgan kristall panjara. Bu bo'linish va kengayishga olib keladi aktivatorlarning diskret energiya darajalari. Xarakter va kattalik intrakristalli maydonlar bantlarning kengligi va holatiga ham ta'sir qiladi faollashtiruvchilarning yutilishi va radiatsiya ehtimoli kattaligi bo'yicha va radiatsion bo'lmagan o'tishlar.
Yaratish uchun asosan mos bo'lgan turli xil muhitlardan lazerlar, ulardan faqat bir nechtasi amalda eng ko'p qo'llaniladi. Hozirgi kunda eng keng tarqalgan ommaviy axborot vositalari Nd3+ ionlari bilan faollashtirilgan, masalan, shisha (fosfat yoki silikat), itriy alyuminiy granatasi Y3Al5O12, itriy vanadati YVO4. Olish uchun qattiq holatdagi lazerlarda populyatsiyaning inversiyasi, odatda usul qo'llaniladi optik nasos. Chunki ikki darajali kvant tizimida optik nasos yordamida, teskari uchun sharoit yaratish mumkin emas so'rilish jarayonlarining bir xil ehtimoli tufayli aholi va rag'batlantirilgan emissiya (batafsil ma'lumot uchun, masalan, [1-5] ga qarang), optic kvant generatorlari uch darajali yoki shunga ko'ra ishlaydi to'rt darajali sxema.


1.1 Lazer hosil qilishning to'rt darajali sxemasi
1.1-rasmda faol muhitning holat diagrammasi ko'rsatilgan. to'rt darajali lazer ishlab chiqarish sxemasi bo'yicha ishlaydi. nasos kiritish bu holda uch darajali lazer ishlab chiqarish sxemasida nasosga o'xshaydi va 1 va 4, shuningdek 4 va 3 davlatlar o'rtasidagi o'tishlar tufayli amalga oshiriladi. 1 va 4-davlatlar o'rtasida majburiy yutilish o'tishi mavjud ehtimollik va aktivatorlarni asosiy holatdan 1 ga o'tkazadi hayajonlangan holat 4. Keyingi, dan tez nonradiative o'tish 4-holatdan 3-holatga, ehtimolga ega bo'lib, aktivatorlarni uzatadi energiya holatiga, undan majbur ehtimoli bo'lgan yorug'lik emissiyasi o'tishi. Bu orasida 3 va 2 holatlar teskari populyatsiyani yaratadi, bu uchun zarur optik kuchaytirishni olish. 1.1-rasmda – ehtimollik 4-holatdan 3-holatga o'z-o'zidan o'tish.
Lazer ishlab chiqarishning ushbu sxemasining asosiy xususiyati unda nasos va lazer hosil qilish kanallari mavjud ajratilgan, chunki bu sxemada pastki lazer darajasi sifatida Fig.1.1 To'rt darajali lazer sxemasi bu asosiy holat emas, balki kvant tizimining hayajonlangan holati, shaklda ko'rsatilgan. 1.1 raqami 2. Ya'ni lazer avlod uchun rivojlanadi qo'zg'atilgan metastabildan rag'batlantirilgan radiatsiyaviy o'tish tufayli 3 holatini kamroq energiya bilan hayajonlangan holatga 2. Keyingi, tez ehtimolga ega bo'lgan 2-holatdan 1-holatga nursiz o'tish , 2-lazer avlodining pastki darajasini yuqori tezlikda yo'q qiladi.
Bunda sharti ostida (ya’ni 1 va 2 holatlar) etarli energiya bo'shlig'i bilan ajratilgan, shuning uchun holat 2 bo'lmaydi faol muhitning ma'lum bir haroratida to'plangan) past lazer darajasi nasosni yoqishdan oldin nurlanish bo'sh va shuning uchun kerak emas nasos quvvatini aholini tenglashtirishga sarflang. Uchun 3 va 2 shtatlar o'rtasidagi aholi inversiyasini olish uchun,N exp(- tartibli zarralarning 3-darajasida to‘planishi kerak. ~ kT da to'rt darajali sxema uch darajali sxemaga aylanadi.