前提条件是实现粒子数反转 对于T=1500K, =500 nm的黑体空腔, 自发辐射强度是受 激辐射的 2 109 倍。
自发辐射强度远远大于受激辐射 。
因在常温下 ， 总有 n2vN,所以均匀加宽主要 由碰撞 。

9、加宽决定 。
只有当气压极低时,自然加宽才会显示出来。
第37页/共56页 固体工作物质中,原子-晶格热弛豫过程产生的无辐射跃 迁导致原子在激发态能级上的寿命缩短 。
若激发态自发辐射 跃迁寿命为s,无辐射跃迁寿命为nr ， 则激发态的寿命由下式 给出 ，nrs 11 1 这种激发态的有限寿命导致谱线的均匀加宽也可用洛伦兹线型 函数描述 。
第38页/共56页 固体工作物质中,激活离子镶嵌在晶体中,周围的晶 格场将影响其能级的位置 。
由于晶格振动使激活离子处 于随时间周期变化的晶格场中,激活离子的能级所对应的 能量在某一范围内变化,因而引起谱线加宽 。
温度越高,振 动越剧烈,谱线越宽 。
由于晶格振动对于所有激活 。

10、离子的 影响基本相同,所以这种加宽属于均匀加宽 。
对于固体激 光工作物质,自发辐射和无辐射跃迁造成的谱线加宽是很 小的,晶格振动加宽是主要的均匀加宽因素 。
3.晶格振动加宽 第39页/共56页 如果引起加宽的物理因素对每个原子都 是等同的,则这种加宽称作均匀加宽 。
对此 种加宽,每个发光原子都以整个线型发射,不 能把线型函数上的某一特定频率和某些特定 原子联系起来,或者说,每一发光原子对光谱 线内任一频率都有贡献 。
自然加宽、碰撞加 宽及晶格振动加宽均属均匀加宽类型 。
第40页/共56页 第41页/共56页 多普勒(Doppler)加宽是由于作热运动的发光原子(分子) 所发出的辐射的多普勒频移引起的 。

11、 。
我们首先简述多普勒效 应的某些概念 ， 然后给出多普勒加宽线型函数 。
如图所示,设 一发光原子(光源)的中心频率为0(h0=E2-E1),当原子相对于 接收器静止时,接收器测得光波频率也为0, 但当原子相对于 接收器以vz速度运动时,接收器测得的光波频率不再是0,而是 1.多普勒加宽 0 v1 v1 c c z z 第42页/共56页 这就是光学多普勒效应 。
当vz/c0;
当原子离开接收器(或反光波传播方向)运动时,vz0;
当反向时,vz0 。
0 也可称为运动原子的表观中心频率 。
以后将表观中心频率简 称为中心频率 。
第48页/共56页 上式与自发辐射的多普勒效应公式比较 ， 形式完全 一样 ， 由此推断 ， 受激 。

12、辐射谱线多普勒加宽的线型函数 也是高斯线型 。
所以只需将0带入 ，2 2 0 0 )(2ln4 21 00 2ln2 ),( D eg D D 气体原子是以不同速率来分类的 ， 不同速率原子的 表观中心频率不同 ， 即原子体系中每个原子只对多普勒 加宽谱线内与其表观中心频率相同的部分有贡献 ， 或者 说多普勒加宽中不同谱线对应于不同表观中心频率的原 子 。
因此多普勒加宽属于非均匀加宽 第49页/共56页 晶体中的缺陷使每个激活离子在晶格场中发生能级分裂和 能级移动的情况不同 ， 导致处于晶体不同部位的离子发光频率 不同而产生非均匀加宽 。
掺杂玻璃中由于玻璃的网络体是无序结构 ， 掺杂进去的激 活离子在网络体中所处的位 。

13、置是不等价的 ， 激活离子受配位场 的作用各不相同 ， 会引起不同的能级移动而导致加宽 。
理论上很难求固体工作物质非均匀加宽的线型函数 ， 只有 通过实验测量 。
2. 晶格缺陷加宽 第50页/共56页 1.气体工作物质的综合加宽线型函数 对于气体工作物质,主要的加宽类型就是由碰撞引起的均 匀加宽和多普勒非均匀加宽 。
由于它们的线型函数具有前节 所述的解析形式,因而我们有可能同时考虑这两种加宽因素来 求得综合加宽线型函数 。
仍从式 出发求线型函数 。
在求频率处于 +d 范围内的自发辐射光功率P()d时,要同时考虑原子按中 心频率的分布和每个原子发光的均匀加宽 。
如前节所述,中心 频率处在00+d0,范围内的高能级 。

14、原子数为 三、综合加宽 P P g )( ),( 0 0002002 ),( )(dgndn D 第51页/共56页 如图 (a)所示 。
由于均匀加宽,这部分原子也将发出频率为 的自发辐射,如图 (b)所示 ， 它们对P()d的贡献为 dgAdgnh HD ),( ),( 0210002 第52页/共56页 由于具有不同0的n2个原子对P()d都有贡献, 所以n2个原 子对P()d的总贡献应当为上式对全部0的积分: 由于光的频率在1014量级 ， 谱线加宽宽度 ， 在整个 谱线范围内都有 0 ， 所以上式中的h可用h0近似代替 ， 于 是 dgAdgnhdP HD ),( ),( )( 0210002 000021 。

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标题：激光|激光工作物质及基本原理资料PPT学习教案( 二 )