Файл: pitannya_1kol2012.pdf

Питання на 1 модуль з дисципліни «Квантова електроніка»

1.Три положення квантової електроніки.

2.На які області поділяється оптичний діапазон, привести які довжини хвиль (частоти) відповідають цим областям? З якими діапазонами граничить оптичний діапазон? В чому відмінність таких квантових приладів як мазерів та лазерів?

3.Відмінності в рівняннях Шредингера для загального та стаціонарного випадків. Дати поняття стаціонарних станів, енергетичного спектру, терму.

4.Дайте визначення спонтанних переходів, поясніть їх особливості.

5.Приведіть властивості спонтанного випромінювання, поясніть його особливості.

6.Дайте визначення вимушених переходів, поясніть їх особливості.

7.Приведіть властивості вимушеного випромінювання, поясніть його особливості.

8.Безвипромінювальні переходи, їх особливості.

9.Дозволені та заборонені переходи, їх особливості.

10.Надайте визначення спектральної лінії, формфактора спектральної лінії, ширини спектральної лінії. Поясніть радіаційну або природну ширину спектральної лінії.

11.Надайте визначення спектральної лінії, формфактора спектральної лінії, ширини спектральної лінії. Поясніть доплеровську ширину спектральної лінії.

12.Поясніть поняття однорідного та неоднорідного розширення, приведіть приклади відповідних механізмів, що приводять до них.

13.Релєївське, комптонівське та комбінаційне розсіювання світла.

14.Двохфотонне поглинання, діаграма взаємодії.

15.Надайте визначення інверсійної населеності та поясніть термін негативної температури.

16.Надайте визначення коефіцієнта поглинання, коефіцієнта посилення та перетину поглинання. Закон Бугера – Ламберта, межі його застосування.

17.Поясніть ефект насичення, умови його виникнення, інтенсивність насичення.

18.Необхідна та достатня умови виникнення посилення в середовищі, умова самозбудження, принципова схема оптичного квантового генератора.

19.Надайте визначення робочої речовини або активного середовища. Перелічите та коротко поясніть методи створення інверсійної населеності в газовому середовищі.

20.Надайте визначення робочої речовини або активного середовища. Перелічите та коротко поясніть методи створення інверсійної населеності в напівпровіднику.

21.Надайте визначення робочої речовини або активного середовища. Перелічите та коротко поясніть методи створення інверсійної населеності в кристалах та стеклах.

22.Поясніть механізм створення інверсійної населеності та генерування фотонів в трьохрівневій схемі першого типу.

23.Поясніть механізм створення інверсійної населеності та генерування фотонів в трьохрівневій схемі другого типу.

24.Поясніть механізм створення інверсійної населеності та генерування фотонів в чотирьохрівневій схемі, поясніть її переваги порівняно з трьох-рівневою схемою.

25.Метод кінетичних рівнянь (швидкісних рівнянь). Запишіть систему кінетичних рівнянь для будь-якої трьох-рівневої схеми.

26.Метод кінетичних рівнянь (швидкісних рівнянь). Запишіть систему кінетичних рівнянь для чотирьох-рівневої схеми.

27.Монохроматичність лазерного випромінювання.

28.Спрямованість лазерного випромінювання.

29.Когерентність лазерного випромінювання.

30.Поляризованність та яскравість лазерного випромінювання.

31.Потужність лазерного випромінювання, ККД лазера.

32.Надайте визначення резонатора, його функціонального призначення. Мода в об‘ємному та відкритому резонаторах.

33.Подовжні та поперечні моди, індекси m, n, q. Структура поля на дзеркалах резонаторів.

34.Властивості відкритого резонатора з плоскими дзеркалами.

35.Властивості конфокального та напів-конфокального резонатора.

36.Властивості сферичного та напів-сферичного резонатора

37.Кільцеві резонатори, пов‘язані резонатори, резонатори з бреговськіми дзеркалами, резонатори з розподіленим зворотнім зв‘язком.

38.Узагальнений сферичний резонатор, схема і параметри. Відкриті резонатори з погляду узагальненого відкритого резонатора.

39.Втрати в оптичному резонаторі, умова стійкості, діаграма стійкості.

40.Стійки та не стійки відкриті резонатори, визначення, приклади, переваги та недоліки резонаторів двох відповідних типів.

41.Селекція мод у відкритих резонаторах. Пояснення зовнішньої та внутрішньої селекції мод, приклади реалізації.

42.Селекція мод у відкритих резонаторах. Пояснення селекції подовжніх та поперечних мод, приклади реалізації.

Довжина хвилі, випромінювана гелій – неоновим лазером, λHe−Ne = 0,6328 мкм, довжина хвилі, випромінювана лазером на пучку атомів водню, λH = 21см. Визначити, у скільки разів імовірність спонтанного переходу для He-Ne –лазера більше, чим для лазера на атомах водню.

Побудувати графік зміни інтенсивності хвилі при проходженні її через середовище у випадку поглинання, посилення та насичення.

Природна ширина лінії генераційного переходу СО2–лазера складає Δω=50 МГц. Чому дорівнює спонтанний час життя верхнього лазерного рівня?

Визначити повну ширину однорідно уширенної лінії, яка відповідає лазерному переходові в

неоні з λ=0,633 мкм, якщо відомо, що Δω природня 20 Мгц та Δω зіткн 0,64 МГц. Яку форму має загальна лінія?

Довжина хвилі, випромінювана гелій – неоновим лазером, λHe−Ne = 0,6328 мкм, довжина хвилі, випромінювана лазером на пучку атомів водню, λH = 21см. Визначити, у скільки раз імовірність спонтанного переходу для He-Ne –лазера більше, чим для лазера на атомах водню.

Знайти ширину лінії Лоренца.

Визначити, у скільки раз відрізняється доплеровськи розширена лінія в атома неону (λNe ~ 0,63 мкм) й молекули СО2 (λCO2 ~ 10,6 мкм)при Т=400 К.

рівновазі при Т=300 ДО, рівно 1/е. Обчислити частоту випромінювання ν, яка відповідає переходу між цими рівнями. Визначити, у яку область спектра електромагнітних коливань попадає випромінювання такої частоти. Уважати g1=g2=1.

Обчислити перетин поглинання іонів Cr+3 у рубіні з концентрацією 5 1018 см-3, якщо на довжині хвилі 0,54 мкм інтенсивність світла, що пройшло крізь пластину товщиною 0,5 см, падає в 22 103 рази.

Довести, що у дворівневій системі неможливо одержати інверсну населеність при використанні методу оптичного накачування.