设有两束频率分别为v0+δv和v0一δv 光强为I1和I2的强光沿相同方向(图3.9(a))或沿相反
设有两束频率分别为v0+δv和v0一δv,光强为I1和I2的强光沿相同方向(图3.9(a))或沿相反方向(图3.9(b))通过中心频率为V0的非均匀加宽增益介质,I1>I2。试分别画出两种情况下反转粒子数密度按速度的分布曲线,标出烧孔位置,并给出每个烧孔的深度。
请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!
参考解答
正确答案:设z轴与频率为(v0+δV)的光传输方向一致粒子沿z向运动时热运动速度分量vz>0;反之则vz<0。 (1)图3.9(a)所示的情况: 与频率为(v0+δv)光强为I1的光作用并产生受激辐射的粒子应具有表观中心频率v0'=v0+δvv0'与vz的关系为所以产生受激辐射的粒子应具有
由于产生受激辐射使该速度附近的高能级粒子减少所以在△n(vz)一vz曲线的vz=c(δv/v0)处形成烧孔。烧孔底的△n(vz)值为
式中Is为该介质均匀加宽谱线中心频率处的饱和光强。烧孔深度
如图3.10(a)的烧孔(1)所示。 同理与正向传输频率为(v0一δv)光强为I2的光作用并产生受激辐射的粒子应具有z向速度分量
所以在vz=一c(δv/v0)处形成一个烧孔烧孔深度
如图3.10(a)的烧孔(2)所示。由于I1>I2所以烧孔(2)较烧孔(1)浅。 (2)图3.9(b)所示的情况: 与反向传输频率为(v0一δv)光强为I2的光作用并产生受激辐射的粒子应具有表观中心频率 v0'=v一δvv0'与vz的关系为
所以产生受激辐射的粒子应具有z向速度分量
由此可见频率为(v0一δv)的反向传输光与频率为(v0+δv)的正向传输光共同在△n(vz)一vz曲线的vz=c(δv/v0)处形成一个烧孔。烧孔的深度
如图3.10(b)中烧孔(3)所示。与图3.10(a)中烧孔(1)、(2)相比烧孔(3)最深。
设z轴与频率为(v0+δV)的光传输方向一致,粒子沿z向运动时,热运动速度分量vz>0;反之,则vz<0。(1)图3.9(a)所示的情况:与频率为(v0+δv),光强为I1的光作用,并产生受激辐射的粒子应具有表观中心频率v0'=v0+δv,v0'与vz的关系为所以产生受激辐射的粒子应具有由于产生受激辐射,使该速度附近的高能级粒子减少,所以在△n(vz)一vz曲线的vz=c(δv/v0)处形成烧孔。烧孔底的△n(vz)值为式中,Is为该介质均匀加宽谱线中心频率处的饱和光强。烧孔深度如图3.10(a)的烧孔(1)所示。同理,与正向传输,频率为(v0一δv),光强为I2的光作用,并产生受激辐射的粒子应具有z向速度分量所以在vz=一c(δv/v0)处形成一个烧孔,烧孔深度如图3.10(a)的烧孔(2)所示。由于I1>I2,所以烧孔(2)较烧孔(1)浅。(2)图3.9(b)所示的情况:与反向传输,频率为(v0一δv),光强为I2的光作用,并产生受激辐射的粒子应具有表观中心频率v0'=v一δvv0'与vz的关系为所以产生受激辐射的粒子应具有z向速度分量由此可见,频率为(v0一δv)的反向传输光与频率为(v0+δv)的正向传输光共同在△n(vz)一vz曲线的vz=c(δv/v0)处形成一个烧孔。烧孔的深度如图3.10(b)中烧孔(3)所示。与图3.10(a)中烧孔(1)、(2)相比,烧孔(3)最深。
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