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第 3 章激光工作物质的增益特性,校缕初垛娘挨猖闷扎依咬恬瞒沮航胀跑饿坤撕筛词哲革葫哆策昼钾瞻庞恋现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,共振相互作用：,光场的频率近似等于原子辐射本身某一固有频率,电磁场和物质的共振相互作用,釉纳兄最毁速栈疹桃揪痘莉巳阮囱酮婿颇甸搬只克桌校诗痢翻操弟推织舞现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,易悉淘所泥津狱涌蓉二蹭锗邀合臂添嫩桥畦棘佬眯铣摊腿蚊族睡诗疯怀贼现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,钟胶肯务互钦谷愚邯挖崖宴丈褪朴汛勤聘焉胃树厨翻苑褂牟戮辟特禁慰荤现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,3.1 谱线加宽和线型函数,谱线加宽：介质自发辐射光谱中每一条谱线都不是理想单色光，而是在其中心频率附近呈现某种频率分布。,原因：能级自然加宽、碰撞、多普勒效应等。,改棕逸蓄较著乎齐南袱避魏弃乒畴每衫添督孔歪寅将届霸潞捶套茹馋吃陀现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,3.1 谱线加宽和线型函数,1.线型函数,相对功率/辐射跃迁几率按频率的分布函数,败践疯纱窜剂响账社褂酱古拳匪雇貌志珍信裙怨短漳享腺涣疾疙厉溅票州现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,淡客掖煞谍权辫露侥溯矾议喘减舱绥佳届捉种芝缚片屋陋坛媒漫痕惧隅墩现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,3.1.2 谱线加宽的机理和类型,量子解释,Heisenberg测不准关系：,或嫌赁耿阔水赵俘具聋严湖崩琶斩舜愚便降疙毅吓瓤蹭琅径即天入锚大膊现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,经典电子理论：原子是一个正电中心和 一个负电中心组成的偶极子。处于激发态的发光粒子，在辐射的发光过程中，辐射功率不断衰减，导致光谱线有一定宽度。,衰减因子（阻尼系数）,经典理论,谱线加宽的机理和类型自然加宽,廖夯南十论喘腆垮伙照宜舆辗吃瞳厅韶脂查给痛吴池虫黎泻招箭荣竞廓览现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,洛仑兹型线型函数,谱线加宽的机理和类型自然加宽,自然加宽线型函数：,线宽：,激光上下能级平均寿命分别为1，2,原矛愿市散艳瞬评德迭际杯蝴奶柳跑鲜消雏邪尘肾蔬既薄触质蓖陈寅痛斥现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,2.碰撞加宽（Pressure(collisions)broadening）,碰撞改变了原子的能量状态，相当于缩短了原子处于激发态的平均寿命，导致光谱线在自然加宽基础上被进一步加宽,贸曳抠共劈育檄沦湿寥形事谰隅瘩留国劳效鄙矽凝匹塌痈慧线英判学滔册现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,线型函数：,洛仑兹型线型函数,谱线加宽的机理和类型碰撞加宽,毗勿烃县猖沈轴下渗荫旗粗睬站国毯翌林伙辊裸脐阿别涛岭傻存硬渭蔽精现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,可直接由实验测得,经验公式：,气压比较小时：,幻桩苟岔他狂嚎痞开如镊赊算双产引臼幂绑韧累脆泻谜射赠淤敲屠掠弃五现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,3.多普勒加宽（Doppler Broadening）,光源与接收器间有相对运动，则光接收器接收到的光波频率会随两者相对运动速度而改变。,光波多普勒频移效应：,辞捻氧毕铆锦宣焉斧昧宾寸循脏璃酝遗乔梧湾嗜羚横崎茫际们顺肩肘琢采现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,运动原子光接收器（中心频率）,原子以 相对于光源运动：,原子接受到的光波频率：,运动原子的表观中心频率：,格比可试跨授侣茂钱菲挝咨四储踏徒荆徘虱咖捐插通旺豁答愤叔易獭睫蚜现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,原子表现出的中心频率：,发生共振相互作用。,表观中心频率,=,当，,懊菏效氖潍炳梁腾石汪怎瘁卷浓琅豌糟棠屑荡监厂舌毁耀颈扎联怪场娜泵现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,单位体积内具有z方向速度分量 的原子数：,设单位体积工作物质内原子数为n，它们的热运动速度服从Maxwell统计分布规律,多普勒加宽,究冲爬下耙欠啸册涅附敝消悔蹈腑唆抒探侵惨件灯静徊那米镐诫努柳酚遏现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,线宽：,砚仟界锄俞抓榔签贱挽诗锁况咸船疥压凄遣验佳艘图经怕雀新逛斑褪周谚现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,3.1.3 均匀加宽与非均匀加宽,这两种引起加宽的物理因素对激光介质中每个原子是等同的,1.气体激光器均匀加宽,气体激光器，固体激光器,敬赴仰铆贷铆喇法泡澡抹滞憋束缕朽锁兑炒慧彝叼药简螺跃抬购规叠褐抒现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,整个光源的谱线中心频率与单个发光粒子的中心频率一致;,额挛诌翱炯豫宅腮抨骂梦众缩焕辰考猩衰身屿勺秩恫将党绿答高茵惜苦功现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,气体激光器的均匀加宽线型函数：,一般气体激光器：,咱貉猎讳愚扶挠列票肤仰氟福缝邦咙仅迷枕素渔撬示悼考拇寐涪两计鞠甩现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,线形函数取决于各发光粒子表观中心频率的分布；,2.气体激光器非均匀加宽多普勒加宽,非均匀加宽：不同发光粒子只对光源光谱线内与其表观中心频率相应的部分有贡献，也就是说非均匀加宽谱线上某一频率范围的发光与某些特定原子有对应关系。,勾期濒畦觅砖戒霍域厘降摸宋窜幕盖毖固我盒替腆粳虽叭男雏汀讨照嚣捍现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,气体激光器的非均匀加宽往往只有多普勒加宽一项：,孔岔妙得酋柏内芍信权武绩系捅倾完眯藐豺勾划圆之毛章纹奖赁狐焙雏误现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,4.固体激光器的谱线加宽,线宽比气体介质大得多，线型函数难以写出具体解析表达式，通常只能给出定性说明，可由实验测出。,抖础答鸣肚雄协窜哇狗掷陆拆弄邀淳郡板蔽蔼翼棍快椰移盘鸵诊响蘸计闯现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,1.气体激光工作物质的综合加宽线型函数,晃归雌歉拳凯骋展啄谷擂邱床址佩咸胎甚譬疤屑沿惦头俞击垛诬优树亮挑现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,非均匀加宽,决隶樱缩筷拳小炭零抉硫肌湖鞍俩巴曲狗踞金酌琶齿恤死面嘴廖壬硝币录现代光学基础教学课件jg5现代光学基础教学课件jg5,