- •1.Типы переходов квантовых частичек между энергетическими уровнями, вероятности переходов и взаимосвязь между ними.
- •2.Взаємодія поля і речовини. Спонтанні і вимушені переходи.
- •4. Напівкласичний метод аналізу в квантовій радіофізиці.
- •5. Одержання інверсії в дворівневій системі.
- •6. Інверсія в трирівневій системі в нвч-діапазоні. Пушпульна схема інверсії.
- •7. Інверсія в трирівневій системі оптичного діапазону на переході 2-1.
- •9. Стаціонарне підсилення в активній речовині.
- •10. Конструкції квантових парамагнітних підсилювачів резонаторного і хвильоводного типів.
- •11. Залежність ненасиченого коефіцієнту підсилення на переході 2-1 трирівневої схеми оптичного діапазону від потужності накачки.
- •12. Залежність ненасиченого коефіцієнту підсилення на переході 3-2 трирівневої схеми оптичного діапазону від потужності накачки.
- •13. Коефіцієнт нелінійності активної речовини для трьохрівневої системи на переході 2-1.
- •14.Умови стаціонарної генерації лазера і залежність потужності генерації від параметрів резонатора.
- •15.Залежність потужності стаціонарної генерації лазера від потужності накачки.
- •16.Енерговиділення в каналах трирівневої схеми лазера при відсутності генерації.
- •17.Енерговиділення в каналах трирівневої схеми лазера при стаціонарній генерації.
- •18. Система рівнянь для нестаціонарної генерації лазера.
- •19.Способи швидкого перемикання добротності резонатора лазера і
- •2 0. Залежність кінцевого значення різниці населеностей лазерного переходу
- •21. Потужність генерації лазера при миттєвому перемиканні добротності резонатора.
- •22. Енергія генерації лазера при миттєвому перемиканні добротності резонатора.
- •2 3. Тривалість імпульсу генерації лазера при миттєвому перемиканні добротності резонатора.
- •24 Розподіл поля типів коливань (мод) оптичного резонатора?
- •25 Метод Фокса Лі для аналізу характеристик мод лазерного резонатора.
- •26 Частотний спектр повздовжніх і поперечних типів коливань лазерних резонаторів
- •27. Втрати мод в резонаторі лазера.
- •33. Однорідне і неоднорідне уширення лінії підсилення активної речовини лазера. Провали беннета.
- •35. Залежності потужності генерації лазера від частоти при різних уширеннях лінії підсилення активної речовини. Провал лемба.
- •36.Квантове підсилення імпульсного сигналу (нестаціонарне підсилення).
- •37. Матриці Джонса для анізотропних оптичних елементів і систем з анізотропних елементів.
4. Напівкласичний метод аналізу в квантовій радіофізиці.
Можна знайти амплітуду, частоту, фазу, поляризацію зовн. випром. і ще багато хар-к.
Поле характеризується як класичне, яке підпорядковується рівнянням Максвелла.
Напівкласичний, бо поле класичне, а речовина є квантовою.
- поле
rot
rot
0
Слід виразити поляризацію з квантово-механічних міркувань:
Далі знаходимо поляризацію випромінення.
5. Одержання інверсії в дворівневій системі.
Застосуємо метод балансних рівнянь
- стаціонарний випадок; Розв’язки цієї системи:
В ідомо, що : Підставимо і в розв’язки системи і згрупуємо певні доданки: ,де - населеність 1-го рівня при де - населеність 2-го рівня при - коефіцієнт нелінійності (крім того ) При великих є тенденція до насичення. При : (ми врахували також, що ) Отже, проаналізувавши отримані розв’язки можемо зробити висновок, що в системі частинок з двома невиродженими рівнями енергії( ) неможливо отримати інверсію( ), так як навіть при : Залежність населеностей 1-го і 2-го рівнів від накачки: В неперервному режимі неможливо отримати інверсію в 2-рівневій системі, проте можливо в імпульсному режимі. Для незбуреної системи Хвильові функції стаціонарних станів системи . Для них виконується умова ортонормованості Розглядаємо гармонічне збурення ; , E –напруженість електричного поля Дворівнева система має два стаціонарні стани, тобто дві стаціонарні -функції: і . Тому, розв’язок рівняння Шредінгера шукаємо у вигляді . - ймовірність знаходження частинки на нижньому рівні з енергією Е1 ; - ймовірність знаходження частинки на верхньому рівні з енергією Е2 .Зрозуміло, що . Розв’язуючи рівняння Шредінгера можна отримати:
Видно, що в момент часу (за умови резонансного опромінення ) маємо інверсію, коли , а . Отже, умова створення інверсії , або в іншому вигляді . Тут - час, протягом якого діє опромінення системи. Крім того треба накласти ще умову, що за час можна знехтувати релаксацією, тобто .
6. Інверсія в трирівневій системі в нвч-діапазоні. Пушпульна схема інверсії.
Р озглядаємо випадок насичення. Накачка ; . Застосуємо метод балансних рівнянь(стаціонарний випадок ) Незалежними є тільки три рівняння Загальний розв’язок системи , - детермінант системи, - детермінант системи без -го стовпчика. У випадку насичення Тоді Знайдемо різницю населеностей між рівнями 3-2 Використаємо співвідношення Отримаємо Знайдемо різницю населеностей між рівнями 2-1(тут врахуємо, що ) Умови інверсії на переходах: 3-2 тобто 2-1 тобто За допомогою 4-рівневоі системи можна отримати більшу інверсію, ніж в 3-рівневій системі. Зокрема використовують так звану пушпульну схему інверсії. Якщо відстань між рівнями 1-3, 2-4 однакова, то можна використовувати одне джерело для накачки. В результаті цього буде ефективне спустошення рівня 2 і накачки рівня 3. Випромінювальний перехід – перехід 3-2. Умова створення інверсії .