深圳大学电子科学与技术学院 35均匀加宽工作物质的增益系数 通常用增益系数来描述经过单位距离后光 强的增长率。设在处光强为f(z),x+处光 强为(z)+d(z),则增益系数定义为 d(二) 1(=)dz 在讨论受激辐射引起 的增益时不计损耗 △nO21(v2V)UN dt 由于I(z)=MhwU,c=Uut, →g=△no2(,h)=42b2AB(v,vo) 8丌
深圳大学电子科学与技术学院 3.5 均匀加宽工作物质的增益系数 • 通常用增益系数来描述经过单位距离后光 强的增长率。设在z处光强为I(z)，z+dz处光 强为I(z)+dI(z)，则增益系数定义为 I z dz dI z g ( ) ( ) = n N dt dN = 2 1( , 0 ) 在讨论受激辐射引起 的增益时不计损耗 由于 ， ， ( , ) ~ 8 ( , ) 2 0 0 2 1 2 2 1 0 g A g = n = n I(z) = Nh dz =dt
深圳大学电子科学与技术学院 反转集居数饱和 日的:在频率为v、光强为/w的入射光作 用下,求工作物质的反转集居数密度△n。 在连续工作状态下,应有mhn2an dt dt 一般四能级系统中,S0∞>W3,S2>W3,A30<<S32 dm2=m形m-(S32+41)n2>书3→码≈0 =5m+m=n=S=0 →△n≈H2
深圳大学电子科学与技术学院 0 0 2 3 = = = dt dn dt dn dt dn • 目的：在频率为1、光强为I1的入射光作 用下，求工作物质的反转集居数密度n。 • 在连续工作状态下，应有 一般四能级系统中，S10>>W03，S32>>W03，A30<<S32 1 1 0 0 0 3 3 3 0 0 0 0 3 3 3 2 3 0 3 ( ) n S n W n A dt dn n W n S A dt dn = − + = − + n3 S32 n0 W03 n3 0 0 10 03 1 = 0 S W n n nn2 一 反转集居数饱和
深圳大学电子科学与技术学院 口知 n1)21(v1,0)UN-n2(S21+A1)+n2S32 d△n △ △ 21(1:0 tny 0′03 其中2为能级E2寿命=A1+S1 在稳态时,有40=0,利用四能级系统中n~n, dt △ nwo3t2 1+a21(V1,v)Uz2N
深圳大学电子科学与技术学院 0 0 3 2 2 1 1 0 ( , ) n W n n N dt d n + = − − 其中2为能级E2寿命 21 21 2 1 A + S = 2 2 2 1 21 1 0 2 21 21 3 32 1 ( ) ( , ) ( ) dn f n n N n S A n S dt f = − − − + + 在稳态时，有 = 0 ，利用四能级系统中n0n， dt d n N nW n 2 1 1 0 2 0 3 2 1 ( , ) + = 已知
深圳大学电子科学与技术学院 △n 0 032 Nhv,u △n= n03z2 1+OvI,VOUT2 N hv h (v1)= 2 △ 0 Δn称作小信号反转集居数密度 xLCv1)(1)是频率为w的强光对应的饱和 光强,具有光强的量纲 在光强l<<l(v)的小信号情况下,Mn=△n°;当l 足够强时,将有Δn<△n0,越强,反转集居数密 度减少得越多,这种现象称为反转集居数的饱和
深圳大学电子科学与技术学院 03 2 0 n = nW 1 1 I Nh = N nW n 2 1 1 0 2 0 3 2 1 ( , ) + = 2 1 1 0 2 0 2 1 1 0 2 1 1 ( , ) ( , ) ( ) h h I s = ( ) 1 1 0 1 s I I n n + = n 0称作小信号反转集居数密度 在光强 的小信号情况下， ；当 足够强时，将有n<n 0 ， 越强，反转集居数密 度减少得越多，这种现象称为反转集居数的饱和 ( ) 1 s 1 I I 0 n = n 1 I 1 I Is (1 )是频率为1的强光对应的饱和 光强，具有光强的量纲
深圳大学电子科学与技术学院 饱和光强l(Ⅵ) the saturation intensity 饱和光强的物理意义:当入射光强度可以与 I(Ⅵ)比拟时,受激辐射造成的上能级集居数衰减 率就可以与其它弛豫过程(自发辐射及无辐射跃迁) 造成的衰减相比拟。因此当<<1时)Mn与 光强无关;当与)比拟时,Mn随的增 加而减小。当1w)时,Mn=△n/2 I、(Ⅵ)的值取决于增益物质的性质和入射光频率, 可由实验测出。中心频率处的饱和光强记作Ⅰ
深圳大学电子科学与技术学院 饱和光强Is (1 ) the saturation intensity 饱和光强的物理意义：当入射光强度 可以与 Is (1 )比拟时，受激辐射造成的上能级集居数衰减 率就可以与其它弛豫过程（自发辐射及无辐射跃迁） 造成的衰减相比拟。因此当 时， n 与 光强无关；当 可与Is (1 )比拟时， n随 的增 加而减小。当 ＝ Is (1 )时， 1 I ( ) 1 s 1 I I 1 I 1 I Is (1 )的值取决于增益物质的性质和入射光频率， 可由实验测出。中心频率处的饱和光强记作Is。 1 I 2 0 n = n