المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05
مـعاييـر تحـسيـن الإنـتاجـيـة
2024-11-05
نـسـب الإنـتاجـيـة والغـرض مـنها
2024-11-05
المـقيـاس الكـلـي للإنتاجـيـة
2024-11-05
الإدارة بـمؤشـرات الإنـتاجـيـة (مـبادئ الإنـتـاجـيـة)
2024-11-05
زكاة الفطرة
2024-11-05

الدلالة (اللغة ظاهرة اجتماعية)
9-4-2019
خـطـوات دراسـة الوقـت steps of time study
2023-12-27
الافصاح في محاسبة المسؤولية الاجتماعية
4-3-2019
α-PLEATED SHEETS
16-12-2019
تطور استخدام الألوان في الخرائط
8-2-2016
عدد الاختراق Pentration Number
20-6-2017

DEPOPULATION  OF  LOWER  ENERGY  LEVELS  IN FOUR-LEVEL  LASERS  
  
2206   03:22 مساءاً   date: 14-3-2016
Author : Mark Csele
Book or Source : FUNDAMENTALS OF LIGHT SOURCES AND LASERS
Page and Part : p128


Read More
Date: 14-3-2016 1180
Date: 2-2-2021 1588
Date: 9-3-2016 3294

DEPOPULATION  OF  LOWER  ENERGY  LEVELS  IN FOUR-LEVEL  LASERS

        In a previous example we saw how the lower lasing levels of the nitrogen laser are depopulated as molecules drop in energy to a metastable state with a lower energy. In any four-level laser, some method of depopulation of the lower lasing level exists. These methods may result in the production of a photon of light (although not one that contributes to lasing action) or as the result of a non-radiative process of the type. The argon laser provides us with a straightforward example of depopulation via radiative energy loss, in which argon ions at the lower lasing levels (around 33 eV above the ion ground-state energy) drop to a lower level by emission of a photon as shown in Figure 1.1. This drop is quite large and results in the release of a photon with 18 eV of energy, corresponding to an extreme-UV wavelength of 74 nm. This photon does not contribute to laser action, nor is it normally observed as a spontaneous emission from the tube since few materials (including quartz windows) are transparent to this extremely short wavelength.

          Atoms of neon in a helium–neon laser undergo a two-stage process, outlined in Figure 1.2, to relax to the ground state, from where they can again be pumped to the upper lasing level to take part in coherent light emission. From the lower lasing level neon atoms first undergo a radiative transition to an intermediate level by emission of a photon around 600 nm. This emission contributes to the pink-orange glow (spontaneous emission) seen from an operating He Ne tube. From that intermediate level, radiative emission is not possible, due to quantum mechanical selection rules for allowed transitions, so the only avenue available is collisional transfer of energy between the excited neon atoms and the walls of the laser tube. This also explains a peculiarity with He Ne lasers in that a larger-diameter plasma tube results in the reduction of laser power. In many lasers, such as the carbon dioxide laser, use of a larger-diameter plasma tube results in more gain volume and hence in higher energies being available for a given length of tube, but this is not the case with He Ne lasers. Most He Ne tubes have an inner plasma tube bore of only 1 mm. Use of a larger-diameter tube results in a buildup or bottleneck of neon atoms residing at the intermediate (metastable) energy level. A metastable state has a long lifetime relative to the lifetimes of other levels in the system. In some cases it is an energy level from which a radiative transition cannot occur (due to the selection rules of quantum mechanics), so photon emission as a simple way to

Figure 1.1. Depopulation of the argon-ion lower lasing level.

Figure 1.2. Depopulation of neon atoms in the He Ne laser.

return to ground state is not possible. Many atomic systems, including neon and nitrogen, have such states. In the case of the He Ne laser, neon atoms in the metastable state are no longer available to contribute to laser action, so the gain is reduced and consequently, the output power is also reduced. Small tube diameters are required to allow excited neon atoms to lose energy quickly to the tube walls and again enter the laser process.

        The final example of a unique depopulation process is in the semiconductor laser (a four-level laser), in which a non-radiative process occurs. In this laser the ground and lower lasing levels exist within the valence band, and the pump and upper lasing levels exist within the conduction band, as shown in Figure 1.3. Excitation promotes an electron in the semiconductor crystal to a pump level. From that level it falls to the lowest level in the conduction band, which serves as the upper lasing level. Emission occurs between that level and the highest level in the valence band, which serves as the lowest lasing level. This level must depopulate to maintain a population inversion, and does so by falling to a lower level in the valence band. This drop in energy is accompanied by the production of a phonon, a vibration in the crystal lattice of the semiconductor.

Figure 1.3. Depopulation of semiconductor atoms.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.