2.レーザの基礎理論
2.1反転分布
E
Nj / gj
 ( Ej  Ei ) / kT
e
Ni / gi
Ej
Ei
Nj
Ni
2.1
N
統計力学におけるマックスウェルーボルツマンの分布則
g:縮重度=原子のエネルギー固有値Eiに原子の状態がgi個
あること。
E
反転分布
N
レーザ発振のためには、反転分布を作る必要があ
る.2.1式において、Tを負にすると反転分布になるこ
とから、負温度状態とも呼ぶ
原子を励起レベルに強制的に励起することをポンピ
ングと呼ぶ.
2.2 レート方程式
dN1
dN2

 N 2 A  N1 B12  ( 0 )  N 2 B21  ( 0 )
dt
dt
N1  N 2  N
・ N2Aについて(自然放出)
励起状態E2からν0の周波数の電磁波を放出して、低い準位E1
に遷移する.
遷移確率A:E2からE1への原子数N2A
・ N1B12ρ(ν0)について(誘導吸収)
ν0の電磁波を吸収してE1からE2へ遷移
ρ(ν0):電磁波のエネルギー密度
・ N2B21ρ(ν0)について(誘導放出)
ν0の電磁波に誘起されてE2からE1に遷移して電磁波放出
E
E2  E1
0 
h
E2
E1
N2
N1
N
ここで、h=6.625x10-34J・sで、Planck定数と呼ぶ。
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