улю, знаходимо.
При статистичному рівновазі випромінювання всередині порожнини характеризується спектральної щільністю енергії, яка визначається формулою Планка:
де Т - температура стінок порожнини.
Порівнюючи вирази для густин енергії, отримуємо:
Коефіцієнт Ейнштейна А21 для конкретних речовин можна визначити експериментально. Залежність між коефіцієнтами Ейнштейна для вимушених і спонтанних переходів В21 і А21 дає кількісне співвідношення інтенсивностей вимушеного і спонтанного випромінювань і є основою теорії когерентної генерації оптичних квантових генераторів.
.2 Вибір конструкції випромінювача
У лазерах застосовується відкритий оптичний резонатор. Резонатор складається з двох відображають поверхонь між якими міститься активна речовина. В якості відображають поверхонь використовують дзеркала різної форми - плоскі, сферичні та ін Відстань між дзеркалами може становити від десятих часток міліметра (напівпровідникові лазери) до десятків метрів (газові лазери на двоокису вуглецю). Найбільшого поширення набули наступні оптичні резонатори: плоскопараллельний, з великим радіусом кривизни, конфокальний, сферичний, угнутоопуклі, півсферичний і полуконфокальний. Тип оптичного резонатора визначає частотний спектр і просторовий розподіл поля виходить з резонатора хвилі [1].
Для виведення енергії з резонатора застосовують частково відображають дзеркала. Високодобротні резонатори характеризуються коефіцієнтом віддзеркалення дзеркал більше 99%. Головною функцією оптичного резонатора в лазері є те, що він здійснює позитивний зворотний зв'язок. Частина поширюваного всередині резонатора випромінювання відбивається дзеркалами і повертається назад в активне середовище, що призводить до додаткового посилення випромінювання. Позитивний зворотний зв'язок, а отже, і режим генерації визначаються відповідною фазіровкой відбитої хвилі. Крім того, для генерації необхідно, щоб посилення в активному середовищі компенсувало втрати випромінювання.
Такі властивості генерується випромінювання як когерентність і спрямованість визначається в основному резонатором. Оптичний резонатор є селектірующім пристроєм. Ті, що біжать в протилежних напрямках хвилі утворюють стоячу хвилю. Саме завдяки освіті стоячих хвиль в резонаторі, розмір якого в багато разів перевищує довжину хвилі випромінювання, генерація здійснюється тільки на певних частотах. Отже, з контуру посилення активної речовини виділяються хвилі певної довжини. Умова освіти стоячих хвиль можна зависати у вигляді:
,
де q - ціле число (зазвичай від 105 до 106);- Довжина хвилі випромінювання всередині резонатора; L - відстань між дзеркалами. Таким чином, відстань між дзеркалами має дорівнювати цілому числу півхвиль.
Умова резонансу може виконуватися і для хвиль поширюються під деякими дискретними кутами до осі резонатора:
,
де - кут між напрямком поширення коливань і віссю резонатора. Частота резонансів осьових (поздовжніх) типів коливань (мод) визначається виразом:
.
У міру збільшення кута нахилу поширення хвилі по відношенню до осьового напрямку зростають втрати для даного типу коливань. Умова генерації для цих коливань виконується все гірше, інтенсивність їх мала. Тут показані крива посилення, резонансні частоти і...
