Cтраница 3
Приведенные выше уравнения не выполняются, если форма линии нелоренцева или уширение неоднородное. Однородное уширение наблюдается в том случае, когда спиновая система в процессе резонанса находится в равновесии. Портиш [57] показал, что если уширение обусловлено взаимодействиями вне спиновой системы. [31]
Неоднородно уширены линии примесных ионов в неоднородных кристаллах и аморфных твердых телах. Значительное однородное уширение ( 6ш - 10 - Ю с 1) испытывают молекулярные линии в жидкостях и растворах. Форма контура зависит от распределения поля в области взаимодействия. [32]
Этот параметр определяет естественное ( однородное) спектральное уширение линии. Термин однородное уширение линии применяется в тех случаях, когда линия, соответствующая каждой квантовой частице, уширяется одинаково под влиянием внешних факторов. [33]
В случае неоднородного уширения ширина линии возникала из-за того, что не совпадали статические или усредненные магнитные поля на каждом магнитном диполе. При однородном уширении можно считать, что и статические, и усредненные по времени поля на каждом диполе одинаковы, однако мгновенные поля не совпадают. Однако при обсуждении ширины линии в этом случае полезно сохранить представление о времени релаксации. [34]
Уширение линии, связанное с конечностью времени жизни возбужденного состояния, принято называть однородным. При однородном уширении форма линии описывает спектральные характеристики каждой частицы и всего ансамбля частиц в целом. [35]
Спектральная линия, соответствующая переходу между рабочими уровнями атомов активной среды, имеет конечную ширину. При однородном уширении контур спектральной линии F ( со) с хорошей точностью описывается лоренцевской функцией, при неоднородном - гауссовой. [36]
Таким образом, можно сделать вывод, что лазер всегда имеет тенденцию работать в многомодовом режиме. При однородном уширении линии усиления это является следствием пространственного выжигания дырок, а в случае чисто неоднородной линии - следствием только спектрального выжигания дырок, поскольку моды взаимодействуют с различными наборами атомов и механизм пространственного выжигания дырок не играет никакой роли. Следует, однако, заметить, что в случае однородной линии при генерации нескольких мод с частотами вблизи центра линии усиления явление пространственного выжигания дырок усредняется наличием указанных мод. В этих условиях однородный характер линии не позволяет генерировать модам, находящимся дальше от центра линии усиления. Поэтому в случае однородной линии ( по сравнению с неоднородной) допустима генерация для меньшего числа мод, находящихся вблизи максимума контура усиления. [37]
Чтобы не слишком углубляться в теорию лазеров, будем считать, что модуляция добротности резонатора отсутствует, а накачка постоянна во времени и распределена равномерно по объему среды. Ограничимся наиболее важным случаем однородного уширения линии рабочего перехода, когда пространственная конкуренция способна существенно повлиять на ширину спектра генерации. [38]
Парамагнитные системы, в которых уширение спектров обусловлено локальными магнитными полями, быстро флюктуирующими по сравнению с временем спин-ре-шеточных переходов, были названы однородными. Факторами, приводящими к однородному уширению, являются: дипольное взаимодействие между спинами с достаточно близкими частотами, спин-решеточная релаксация, взаимодействие с полем излучения, обменные взаимодействия, движение парамагнитных центров в радиочастотном поле, спиновая диффузия, а также различного рода быстрые движения парамагнитных центров, приводящие к усреднению локального поля. В однородной системе энер-гия, получаемая частью системы, быстро передается по всей системе и, таким образом, все спины находятся в тепловом равновесии. [39]
Но это не относится к случаю неоднородного уширения. Кроме того, даже при однородном уширении переключение с ветви с низким пропусканием на ветвь с высоким пропусканием происходит при меньших значениях входного поля, если А и 0 отличны от нуля. [40]
В рассмотренном нами примере атома Ne неоднородное уширение преобладает над однородным. Обратимся теперь к другому примеру, когда преобладает однородное уширение. [41]
Исследования температурной зависимости спектров люминесценции кристаллов АИГ-Nd показали, что неоднородное уширение становится несущественным, начинал с температуры окало - 150 С. Поэтому для реальных температур кристалла АИГ-Nd ( 60 С) однородное уширение сильно превосходит неоднородное и в целом для активной среды можно считать усредненный контур линии однородно уширенным с лоренцевской формой, совпадающей с формой линии отдельного иона в среде. [42]
В - большинстве случаев одновременно имеют место оба типа уш ирения линий. При этом контур линии излучения и поглощения отдельного атома определяется однородным уширением и дается функцией F ( - - YD), где v0 - центральная частота излучения этого атома. [43]
Ввиду того, что энергия оптического перехода много больше внут-римультиплетных расщеплений, скорость многофононной релаксации между возбужденным F и основным F7 / 2 мультиплетами на порядок величины меньше скорости радиационной релаксации 7рад - Вторым важным свойством этого материала является то, что спектр люминесценции при комнатной температуре не зависит от длины волны возбуждения. Указанные обстоятельства позволяют семиуровневую систему эффективно рассматривать как двухуровневую систему, уровни в которой имеют большое однородное уширение, а квантовый выход оказывается близким к единице. [44]
Эффективная скорость спада 1 / 72 представляет собой сумму скорости естественной релаксации 1 / 72 и вклада за счет неоднородного уширения / Тг. Если последний вклад пренебрежимо мал или если он может быть измерен из ширины опорной линии, для которой вклад однородного уширения 1 / 72 незначителен, то можно сразу получить время 72 естественного уширения. [45]