1.受激辐射和粒子数反转分布 有源器件的物理基础是光和物质相互作用的效应 在物质的原子中,存在许多能级,最低能级E称为基态, 能量比基态大的能级E(i=2,3,4.)称为激发态 电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发态之间的跃迁有 三种基本方式:受激吸收自发辐射受激辐射(见图3.1)
1. 受激辐射和粒子数反转分布 有源器件的物理基础是光和物质相互作用的效应。 在物质的原子中，存在许多能级，最低能级E1称为基态， 能量比基态大的能级Ei (i=2, 3, 4 …)称为激发态。 电子在低能级E1的基态和高能级E2的激发态之间的跃迁有 三种基本方式：受激吸收 自发辐射 受激辐射(见图3.1)
E 初态 hfrs E E 终态 E (a)受激吸收 能级和电子跃迁
hf12 E2 初态 E1 E2 终态 E1 (a) 受激吸收； 能级和电子跃迁
E2 初态 hfr EI 终态 E1 (b)自发辐射
(b) 自发辐射； hf12 E2 初态 E1 E2 终态 E1
初态 hfi2 E 终态 (c)受激辐射
hf12 E2 初态 E1 E2 终态 E1 (c) 受激辐射
(1)受激吸收 在正常状态下,电子处于低能级E1,在入射光作用下,它会 吸收光子的能量跃迁到高能级E2上,这种跃迁称为受激吸收。电 子跃迁后,在低能级留下相同数目的空穴,见图3.1(a)。 (2)自发辐射 在高能级E2的电子是不稳定的,即使没有外界的作用,也 会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合,释放的能量转换为光子 辐射出去,这种跃迁称为自发辐射,见图3.1(b)。 (3)受激辐射 在高能级E2的电子,受到入射光的作用,被迫跃迁到低能级 E1上与空穴复合,释放的能量产生光辐射,这种跃迁称为受激辐 射,见图3.1(c)
(1)受激吸收 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会 吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。电 子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴，见图3.1(a)。 (2)自发辐射 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也 会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子 辐射出去，这种跃迁称为自发辐射，见图3.1(b)。 (3)受激辐射 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级 E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐 射，见图3.1(c)