3.5 Основні вимоги до знань та умінь студентів

Студент повинен знати :

• поняття інверсної населеності;

• поняття активної речовини;

• населеність енергетичних рівнів;

• методи здійснення інверсної населеності;

• особливості дворівневої схеми інверсної населеності;

• особливості трирівневої схеми інверсної населеності;

• особливості чотирьохрівневої схеми інверсної населеності;

• принцип роботи лазера та підсилювача;

• закон Бугера-Ламберта;

• поняття, визначення, формули перетину поглинання, коефіцієнта поглинання, інтенсивності насичення.

Студент повинен вміти :

• характеризувати особливості дворівневої схеми інверсної населеності та проводити відповідні розрахунки схеми;

• характеризувати особливості трирівневої схеми інверсної населеності та проводити відповідні розрахунки схеми;

• характеризувати особливості чотирьохрівневої схеми інверсної населеності та проводити відповідні розрахунки схеми;

• застосовувати у розрахунках закон Бугера-Ламберта;

• описати роботу лазера та підсилювача;

• застосовувати у розрахунках перетин поглинання, коефіцієнт поглинання, інтенсивність насичення.

3.6 Питання для самоконтролю :

1. Що таке інверсна населеність?

2. Умова визначення активної речовини.

3. Визначення населеності енергетичних рівнів.

4. Надати перелік методів здійснення інверсної населеності.

5. Які особливості дворівневої схеми інверсної населеності?

6. Які особливості трирівневої схеми інверсної населеності?

7. Які особливості чотирьохрівневої схеми інверсної населеності?

8. Намалювати структурну схему лазера та надати пояснення принципу роботи.

9. Намалювати структурну схему підсилювача та надати пояснення принципу роботи.

10. Де застосовують закон Бугера-Ламберта та що він визначає?

11. Надати пояснення визначення, формули перетину поглинання, коефіцієнта поглинання, інтенсивності насичення

4 Резонатори квантових приладів

4.1 Основні питання теми

• Об'ємні і відкриті резонатори в оптичному діапазоні.

• Моди і резонансні частоти оптичних резонаторів.

• Втрати в оптичному резонаторі. Діаграма стійкості.

• Добротність резонатора.

• Спектр випромінювання оптичного резонатора.

• Основні типи оптичних резонаторів.

• Плоскопаралельний відкритий резонатор.

• Конфокальний відкритий резонатор.

4.2 Основні формули теми.

Число можливих типів коливань в об'ємі V в інтервалі у вільному просторі

. (4.1)

Добротність резонатора

(4.2)

де - коефіцієнт втрат (для втрат на випромінювання ).

Узагальнені координати

(4.3)

де –радіус кривизни дзеркал («-» для увігнутих, «+» для опуклих дзеркал).

Умова стійкості резонатора

. (4.4)

Число Френеля

, (4.5)

де а - аппертурний розмір дзеркал.

Резонансна частота плоского резонатора з дзеркалами квадратного перетину

(4.6)

Інтервал частот між сусідніми типами коливань:

- для подовжніх мод

; (4.7)

-для поперечних мод тих, що відрізняються по m на 1

(4.8)

Резонансна частота плоского резонатора з дзеркалами круглого перетину

(4.9)

де - n-й корінь функції Бесселя першого роду порядку m.

Інтервал частот між сусідніми подовжніми типами коливань

. (4.10)

Резонансна частота конфокального резонатора з дзеркалами квадратного перетину

. (4.11)

Інтервал частот між сусідніми типами коливань:

- для подовжніх мод

; (4.12)

- для поперечних мод тих, що відрізняються по m на 1

. (4.13)

Резонансна частота конфокального резонатора з дзеркалами круглого перетину

(4.14)

де m - радіальний індекс.

Інтервал частот між сусідніми типами коливань:

- для подовжніх мод

; (4.15)

- для поперечних мод тих, що відрізняються по m на 1

(4.16)