激光原理5非均匀加宽工作物质的增益系数.pptx
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1、 光源中发光粒子由于某种物理因数的影响,使得中心频率发生变化。不同的发光粒子因所处物理环境不同,造成中心频率(表观中心频率)也不同,这就使由各发光粒子光谱线叠加而成的光源光谱线加宽。光源光谱线的线型函数取决于各发光粒子中心频率的分布,它不再与单个发光粒子的光谱线线型函数相同,这种加宽称为非均匀非均匀增宽增宽。它的特点是,不同发光不同发光粒子只对光源光谱线的相应部粒子只对光源光谱线的相应部分有贡献。分有贡献。回顾回顾非均匀增宽非均匀增宽非均匀增宽情形非均匀增宽情形:只有只有谱线中心频率与入射光谱线中心频率与入射光表表观中心观中心频率相应的粒子才频率相应的粒子才参予受激发射参予受激发射/吸收吸收
2、对线型函数为fD()的非均匀多普勒加宽工作物质,在计算增益系数时,必须将反转粒子数密度n按表观中心频率分类。4.5 非均匀加宽工作物质的增益系数非均匀加宽工作物质的增益系数 对线型函数为 的非均匀加宽工作物质,必须将反转集居数密度n按表观中心频率分类。设小信号情况下的反转集居数密度为n0,则表观中心频率在0 0+d0范围内的粒子的反转集居数密度为一一 增益饱和增益饱和对于纯粹的非均匀加宽工作物质来说,表观中心频率为0的粒子发射频率为0的单色光在实际工作物质中,还同时存在均匀加宽因素(任何粒子都具有自发辐射,因而都具有属于均匀加宽的自然加宽)。所以频率在0 0+d0范围内的粒子发射一条中心频率为
3、0、线宽为H的均匀加宽谱线。若有频率为1、光强为 的光入射,则这部分粒子对增益的贡献dg可按均匀加宽增益系数的表达式计算(假设其均匀加宽可用洛伦兹线型描述)总的增益系数应是具有各种表观中心频率的全部粒子对增益贡献的总和。被积函数只在 的很小范围内才有显著值,在 时趋近于零,1)可将积分限由0改换成-+而不影响积分结果。2)在非均匀加宽的情况下,DH,在 的范围内可将 近似地看成常数 ,并将其提出积分号外在 时,得到与光强无关的的小信号增益系数小信号增益系数和频率的关系完全取决于线型函数 。当 可与Is比拟时,的值将随 的增加而减少,强度为 的光入射时获得的增益系数是小信号时的 倍。此即非均匀加
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