No.1ベストアンサー
- 回答日時:
レーザーを2準位間によるp→qの放射とします.
ある準位に注目して,そのポピュレーションn(p)について,
dn(p)/dt = 励起分 - 脱励起分
とします.通常,μ秒オーダーで定常となりますので,
準定常近似として,d/dt=0とします.
レーザー発振の場合,脱励起は誘導放出ですので,アインシュタインの
B係数B(p,q)を用います.B係数はA係数より算出出来ます.(係数失念.)
励起は,放電管ですので電子衝突励起の速度係数C(q,p)を用いますが,
詳細釣り合いが成立している場合,電子衝突脱励起の速度係数F(p,q)はC(q,p)から
求まります.(法則名失念...成り立つ場合,「詳細釣合」と言います.)
3準位,4準位の場合は,それらの間で上記について,連立方程式を立てます.
No.2
- 回答日時:
何がわからないのか今ひとつそれが私にはわからないのですが、
レート方程式とは、要するに各エネルギー準位にある原子の数の変化を表したものです。
たとえば、基底準位にいる原子の数をN1、各励起準位にいる原子の数をN2,N3とします。(3準位モデル)
するとレート方程式は、dN1/dt,dN2/dt,dN3/dtと各準位について3つの方程式となります。
各準位にいる原子の数の単位時間あたりの変化は、単位時間あたりの”その準位にやってくる原子の数”から”他の準位に移る原子の数”をひいたものになります。
要するにそれを表す方程式を立てただけです。
レーザ発振がN2→N1で起きるとすると、N2→N1は誘導放出+自然放出遷移ですから、どのくらい放出するかはそのときのレーザ光強度によって変わることが分かります。
励起によってN1からN2,N3に移る原子の数は励起強度に比例しますし、N3→N2では自然放出となるでしょう。
これらの方程式から十分な励起強度を与えると、「反転分布」(N2>N1)が形成されて、誘導放出が起きるわけですね。
これで理解できましたか?
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