Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 491021)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента

Основы квантовой электроники (125,00 руб.)

0   0
Первый авторИванов И. Г.
АвторыЮжный федеральный ун-т
ИздательствоРостов н/Д.: Изд-во ЮФУ
Страниц174
ID637211
АннотацияВ учебном пособии на современном уровне, последовательно и в сжатой форме излагаются общие принципы усиления и генерации электромагнитных колебаний в квантовых системах с использованием явления индуцированного излучения, а также сущность известных методов получения инверсии населенностей квантовых состояний в различных средах. Кратко описаны принципиальные конструктивные особенности лазеров и мазеров, методы управления характеристиками лазерного излучения, при этом основное внимание уделяется тем типам приборов и устройств квантовой электроники, которые составляют основу современной лазерной техники, описаны важнейшие их применения. Каждый раздел содержит контрольные задания и тестовые вопросы самоконтроля.
Кому рекомендованоДля студентов и аспирантов физических и технических специальностей вузов, научно-технических работников и всех интересующихся вопросами лазерной физики и техники.
ISBN978-5-9275-0873-0
УДК53.09
ББК22.31
Иванов, И.Г. Основы квантовой электроники : учеб. пособие / Южный федеральный ун-т, И.Г. Иванов .— Ростов н/Д. : Изд-во ЮФУ, 2011 .— 174 с. — ISBN 978-5-9275-0873-0

Предпросмотр (выдержки из произведения)

КОЭффИцИЕНТЫ ЭЙНшТЕЙНА дЛя КВАНТОВЫх ПЕРЕхОдОВ. … ушИРЕНИE СПЕКТРАЛЬНЫх ЛИНИЙ. <...> ИНВЕРСИя НАСЕЛЕННОСТЕЙ во всем дальнейшем изложении мы будем пользоваться известными читателю из курсов общей физики, атомной физики и смежных дисциплин основными понятиями современной картины мира, к которым, в частности, относятся: дискретность энергетических состояний изолированных атомов и молекул, представление оптического излучения (в том числе – света) как поперечной электромагнитной волны, состоящей из потока микрочастиц – фотонов (или квантов света), энергия, поляризация и направление распространения которых совпадают с параметрами волны. <...> первому удалось устранить это противоречие, предположив, что свет излучается порциями (квантами) с различными энергиями, кратными ε0 = hν (h = 6,62 · 10–34 как функция ν и Т имеет вид ρν (ν, T ) = 8 � ν2 c3 hν · exp hv kT – 1 , (1.1) где M' = 8 � ν2 c–3 определяет число типов колебаний (мод) в единице мом деле, интегрируя его по ν, можно получить, что ρν ~ Т 4 кон стефана–больцмана); тот факт, что ρν зависит от ν/Т, приводит к закону вина «смещения» максимума ρν(ν): λмакс объема и в интервале частот от ν до ν + dν, если излучение происходит в объеме, превышающем длину волны излучения λ. из выражения (1.1) вытекают все законы излучения. в са(зарелея–джинса). в соответствии с квантовой теорией, квант электромагнитном · с–1 (или νмакс/Т = const), а в пределе малых и больших ν (по обе стороны от экстремума зависимости ρν(ν) получаем снижение ρν · Т = const (закон го излучения, или фотон, является элементарной квазичастицей, имеющей нулевую массу покоя и движущейся в вакууме с максимальной скоростью движения элементарных частиц материи (с ≈ 3 · 108 дж · с – постоянная Планка), а непрерывный спектр излучения нагретых тел является суперпозицией этих квантов. используя законы статистики, он нашел, что ρν ), а электромагнитное излучение оптического диапазона (свет) представляет собой поток фотонов. <...> Переходы с излучением <...>
Основы_квантовой_электроники.pdf
Стр.2
Стр.171
Стр.172
Стр.173
Основы_квантовой_электроники.pdf
удк 53.09 ббк 22.31 и 20 Печатается по решению редакционно-издательского совета Южного федерального университета рецензенты: профессор, доктор физико-математичских наук В. Ф. Кравченко; профессор, доктор физико-математичских наук Г. Ф. Заргано; кандидат физико-математичских наук С. П. Зинченко Учебное пособие подготовлено и издано в рамках национального проекта «Образование» по «Программе развития федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования “Южный федеральный университет” на 2007–2010 гг.» Иванов, И. Г. и 20 основы квантовой электроники : учебное пособие / и. Г. иванов. – ростов-на-дону: издательство ЮФу, 2011. – 174 с. ISBN 978-5-9275-0873-0 в учебном пособии на современном уровне, последовательно и в сжатой форме излагаются общие принципы усиления и генерации электромагнитных колебаний в квантовых системах с использованием явления индуцированного излучения, а также сущность известных методов получения инверсии населенностей квантовых состояний в различных средах. кратко описаны принципиальные конструктивные особенности лазеров и мазеров, методы управления характеристиками лазерного излучения, при этом основное внимание уделяется тем типам приборов и устройств квантовой электроники, которые составляют основу современной лазерной техники, описаны важнейшие их применения. каждый раздел содержит контрольные задания и тестовые вопросы самоконтроля. для студентов и аспирантов физических и технических специальностей вузов, научно-технических работников и всех интересующихся вопросами лазерной физики и техники. ISBN 978-5-9275-0873-0 удк 53.09 ббк 22.31 © Южный федеральный университет, 2011 © иванов и. Г., 2011 © оформление. Макет. издательство Южного федерального университета, 2011
Стр.2
Содержание СОдЕРжАНИЕ ПредисЛовиE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. ВзАИмОдЕЙСТВИE ИзЛучЕНИя С ВЕщЕСТВОм. КОЭффИцИЕНТЫ ЭЙНшТЕЙНА дЛя КВАНТОВЫх ПЕРЕхОдОВ. ушИРЕНИE СПЕКТРАЛЬНЫх ЛИНИЙ. ПОГЛОщЕНИE И уСИЛЕНИE СВЕТА. ИНВЕРСИя НАСЕЛЕННОСТЕЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1. о гипотезе квантов света ........................... 5 1.2. виды переходов между энергетическими уровнями в квантовых системах .............................. 7 1.3. Переходы с излучением и поглощением, их вероятность . 8 1.4. связь между коэффициентами Эйнштейна. . . . . . . . . . . . 11 1.5. релаксационные переходы ......................... 12 1.6. «Форма» и ширина спектральных линий ............. 13 1.7. виды уширения спектральных линий ............... 16 1.8. интегральная вероятность перехода с учетом формы линии .......................................... 20 1.9. Поглощение излучения средой. Эффект насыщения поглощаемой мощности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.10. коэффициент поглощения, влияние насыщения на форму контура линии поглощения . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.11. инверсия населенностей уровней. коэффициент усиления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.12. насыщение коэффициента усиления ............... 27 1.13. Принцип усиления света квантовой системой . . . . . . . . 29 задания и упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 вопросы для самоконтроля (тест) ......................... 32 2. ОТКРЫТЫE ОПТИчЕСКИE РЕзОНАТОРЫ ЛАзЕРОВ И Их СВОЙСТВА ........................................ 37 2.1. Принципы создания резонатора оптического диапазона . 37 2.2. Пассивный оор в приближении плоской волны ....... 39 2.3. устойчивость оор. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.4. типы колебаний (моды) пассивного оор ............. 43 2.5. Моды активного оор (лазера). влияние вида уширения линии на модовый состав излучения лазера . . . . . . . . . . . 44 171
Стр.171
Содержание 2.6. Мощность на выходе лазера, оптимальное пропускание выходного зеркала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.7. Методы селекции мод ............................. 51 2.8. одночастотный режим работы лазера ................ 53 задания и упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 вопросы для самоконтроля (тест) ......................... 57 3. РЕжИмЫ РАбОТЫ ЛАзЕРОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.1. импульсный «режим свободной генерации», генерация «пичков» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.2. импульсный режим за счет модуляции добротности оор ................................. 63 3.3. режим синхронизации мод для генерации сверхкоротких импульсов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 задания и упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 вопросы для самоконтроля (тест) ......................... 71 4. ГАзОВЫE ЛАзЕРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.1. условие создания инверсии населенностей ........... 74 4.2. Лазеры, накачиваемые в газоразрядной плазме столкновениями с электронами первого рода . . . . . . . . . . 75 4.3. Лазеры с накачкой неупругими столкновениями второго рода между частицами в газоразрядной плазме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.4. накачка ударным возбуждением и ион-ионной рекомбинацией, эксимерные лазеры ................. 99 4.5. тепловая накачка, газодинамический лазер ......... 101 4.6. накачка в химической реакции ................... 103 4.7. оптическая накачка газовых активных сред . . . . . . . . . 105 задания и упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 вопросы для самоконтроля (тест) ........................ 107 5. ЛАзЕРЫ НА ОСНОВE КОНдЕНСИРОВАННЫх СРЕд .... 113 5.1. специфика оптической накачки активной среды лазера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 5.2. квантовые приборы с оптической накачкой, работающие по «трехуровневой схеме» .............. 115 172
Стр.172
Содержание 5.3. Лазеры с оптической накачкой, работающие по «четырехуровневой схеме» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 5.4. Параметрическая генерация света ................. 133 5.5. Полупроводниковые лазеры ...................... 134 задания и упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 вопросы для самоконтроля (тест) ........................ 141 6. ВАжНЕЙшИE ПРИмЕНЕНИя ЛАзЕРОВ И дРуГИх ПРИбОРОВ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ . . . . . . . . . . . . . 146 6.1. области применения лазеров ...................... 146 6.2. оптическая голография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 6.3. квантовые эталоны и стандарты частоты в свЧ и оптическом диапазонах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 6.4. резонансное возбуждение частиц. селективное возбуждение изотопов ............................ 156 6.5. Генерация импульсов света ультракороткой длительности ................................... 158 задания и упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 вопросы для самоконтроля (тест) ........................ 162 ПравиЛЬнЫE ответЫ к тестаМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 сПисок рекоМендованной ЛитературЫ . . . . . . . . . . 168 сПисок исПоЛЬзуеМЫХ сокращений . . . . . . . . . . . . . 170 173
Стр.173

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически