|
τ
τ
-
-
1
1
1
1
31
31
w
W
w
W
x
x
/
/
N
N
t
t
49
Damlashning majburiy o`tish ehtimolligi damlash intensivligiga bog’liq bo`ladi. U
holda (9.12) shart faol muhitning manfiy yutilish koeffitsientli holatga olib
keluvchi eng kam energiyani ko`rsatadi.
31
31
2
ln
W
W
W
W
W
W
W
(2.15)
Damlashning katta intensivlikdagi qiymatlarida
const
W
bo`lib, barcha
relaksatsion jarayonlarni hisobga olmaslik mumkin bo`lib, bu ko`paytma asosiy
sathdagi barcha zarralarni yuqori 2 lazer sathiga ko`tarish uchun yetarli energiyaga
proporsionalligini ko`rsatadi.
Shunday qilib, uch sathli sistemada invers bandlik olish uchun yuqori lazer
sathida barcha zarralarning yarmidan ko`prog’i joylashgan bo`lishi shart ekan.
Ushbu shart g’alayonlantirish tezligiga, shu bilan birga damlash quvvatiga ham
katta talablar qo`yadi.
&2.2.2. To`rt sathli sistemalar
Optik damlash yordamida amalga oshiriladigan to`rt sathli optik
sistemalardagi invers bandlikka erishilgan holatni qaraylik (18-rasm). Rasmda
ko`rsatilgan energetik sathlarning bandliklari uchun tezlik tenglamalarini yozaylik.
N
n
n
n
n
W
n
W
n
W
n
dt
dn
W
W
n
W
n
dt
dn
W
W
W
n
W
n
n
dt
dn
4
3
2
1
41
4
34
3
24
2
4
34
31
3
2
3
24
23
21
2
2
1
)
(
)
(
)
(
(2.16)
4
3
o`tishda barqaror invers bandlikka erishish shartini tahlil etamiz. 1 energetik
sathdan yuqori sathlarni termik bandlik bo`lmagan holat uchun (2.16) tenglama
50
sistemasi yozildi. (2.16) sistemada
4
3
n
n
Z
belgilash kiritib, algebraik
o`zgartirishlardan so`ng ushbu shart bajarilsa,
)
(
31
34
23
24
34
41
W
W
W
W
W
W
(2.17)
0
x
natijasini olish mumkin. (2.17) shart uch sathli sistemadagi invers bandlik
0
4
3
n
n
bo`lib,
31
23
34
23
24
23
,
,
W
W
W
W
W
W
(2.18)
bog’lanishlar o`rinli bo`ladi. Bunda invers bandlik sharti sodda ko`rinishni oladi.
34
41
W
W
(2.19)
Ushbu shart quyi lazer sath 4 quyi asosiy sath 1ga nurlanishsiz o`tib, yuqori lazer
sath 4 ga o`tishga nisbatan tezroq sodir bo`lib, 4 sath 3 ga nisbatan tezroq invers
bandsizlanishi zarur. Ushbu sistemada
3
2
o`tish nurlanishsiz relaksatsion o`tish
bo`lib, yuqori lazer sathining invers bandlikka erishishida qulay holat paydo
bo`ladi. Uch sathli sistamadagi kabi to`rt sathli sistemada invers bandlikka
erishishda energetik bo`sag’a kuzatilmaydi. Bu kamchiliklardan holi va ko`p
tarqalgan usullardan biri bu to`rt sathli sistema bo`lib, bunday energetik tizimda
nurlanishning kuchayishi faol zarralarning 3 sathdan 2 sathga majburiy nurlanish
berib o`tishida ro`y beradi. 3-sathni zarralar bilan to`ldirilishi 18.b. rasmda
ko`rsatilgandek,
18-rasm. To`rt sathli sistema
w
w
3
3
4
4
4
4
w
w
2
2
3
3
w
w
4
4
1
1
w
w
2
2
1
1
W
W
3
3
1
1
2
2
51
zarralarning 4-sathdan 3-sathga nurlanishsiz o`tishlari natijasida ro`y beradi. 2-
sathning zarralardan tezkorlik bilan bo`shatilishi esa undagi zarralarning
nurlanishsiz 1-sathga o`tish orqali ro`y beradi. (2.17) shart bajarilganda (2.16)
sistemada quyi sathning nurlanishsiz bandlanish ehtimolligini hisobga olmadik. U
noldan farqli bo`ladi. 4 sath energiyasi
kT
hv
E
41
4
bajarilsa bo`ladi.
Damlash bo`lmaganda 4 sathda ma’lum zarralar bo`lib,
kT
E
4
bajarilganda
damlash bo`yicha invers bandlik bo`sag’asini keltirib chiqaradi. Asosiy sath va
quyi lazer sath orasida energiya farqi
kT
E
mavjud bo`lganda invers
bandlik bo`sag’asi kelib chiqishi kam kuzatiladi. Demak, to`rt sathli optik
sistemada damlash intensivligi bilan barqaror invers bandlik orasidagi munosabat
uch sathlidan farqlanadi. (2.17) shart bajarilgan holda (2.16) tenglamalar
sistemasidan
34
23
34
41
34
41
4
3
)
2
(
)
(
W
W
W
W
W
W
W
W
N
n
n
(2.18)
(2.18) ifodadan
23
W
W
shart bajarilsa, invers bandlik damlash intensivligiga
bog’liq bo`ladi, bu invers bandlikning damlash intensivligiga bog’liq emaslik
sharti (2.18) ga mos keladi. Shu shart uch sathli va to`rt sathli sistemalar orasidagi
farqni ko`rsatadi.
W
da va
34
41
W
W
inversiya
N
n
n
4
3
bo`ladi.
Faol markazning elektron yoki elektron-tebranish holati bilan qattiq jismlar atom
panjarasi tebranishi natijasida hosil bo`lgan elektr dipol orasida energiya
almashishi sodir bo`ladi. Qattiq jismlarda faol markazlarning nurlanishsiz
relaksatsiyasi va ular orasidagi qo`zg’otuvchi energiya uzatilishi gaz va
plazmalarda gazokinetik to`qnashuvdagi energiya uzatishga o`xshaydi.
Qattiq jismli lazerlarda faol muhit dielektrik kristall yoki shisha bo`ladi. Bu
jismlar impuls yoki uzluksiz rejimdagi katta intensivlikdagi damlovchi yorug’lik
oqimiga nisbatan issiqlik, yorug’lik va fotoximik jihatdan chidamli (stoykoy) (uni
52
ta’sirida o`zgarmaydigan) bo`lishi kerak. Bu xossa damlashning barcha nurlanish
spektral diapazonida va generatsiya (kuchaytirish) diapazonida bajarilishi zarur.
To`rt energetik sathli aktiv moddalar uch energetik sathli aktiv moddalardan
qator ustunliklarga ega.
To`rt energetik sathli aktiv moddalarda inversiya hosil qilish ancha oson va
inversion kuchlanganlik kam energiya talab qiladi.
To`rt energetik sathli lazerlar generasiyasining quyi chegarasi uch energetik
sathli lazerlar generasiyasining quyi chegarasidan ancha past.
To`rt energetik sathli aktiv moddalarning pastki birinchi energetik sathi
hamisha bo`sh bo`ladi, chunki birinchi sathdan nolinchi energetik sathga o`tish
ehtimoli juda katta (10
12
–10
14
s
–1
).
Optik damlash energiyasi juda kichik qiymatga ega bo`lganda ham ikkinchi
energetik sathda uyg’ongan ionlar hosil bo`ladi va inversiya kuchlanganlikni
ta’minlaydi.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
