تعیین جابجایی فرکانسی لیزرهای کلاس-B در حالت نوسان سه مد طولی

فهرست

عنوان                                                                                                                                  صفحه

فصل اول: مقدمه­ای بر پایان­نامه

1-1 مقدمه­ای بر پایان­نامه………………………………………………………………………………………………………………….1

فصل دوم: مبانی لیزر

2-1 تعریف لیزر………………………………………………………………………………………………………………………………….7

2-2 فرایندهای بنیادی لیزر……………………………………………………………………………………………………………….8

    2-2-1 گسیل خودبه­خودی………………………………………………………………………………………………………….8

    2-2-2 گسیل القایی…………………………………………………………………………………………………………………..10

    2-2-3 جذب………………………………………………………………………………………………………………………………11

2-3 اجزای تشکیل دهنده لیزر……………………………………………………………………………………………………….13

2-4 تقویت نور توسط محیط مادی…………………………………………………………………………………………………15

2-5 تقویت نور توسط لیزر………………………………………………………………………………………………………………16

2-6 خواص نور لیزر…………………………………………………………………………………………………………………………19

    2-6-1 تکفامی……………………………………………………………………………………………………………………………19

    2-6-2 همدوسی…………………………………………………………………………………………………………………………20

    2-6-3 جهت­مندی……………………………………………………………………………………………………………………..21

    2-6-4 درخشایی ……………………………………………………………………………………………………………………….23

    2-6-5 تپ با مدت زمان کوتاه…………………………………………………………………………………………………..24

2-7 مدهای کاواک…………………………………………………………………………………………………………………………..25

2-8 کاواک­های پایدار و ناپایدار……………………………………………………………………………………………………….30

2-9 مکانیزم پهن­شدگی در لیزر……………………………………………………………………………………………………..34

    2-9-1 معرفی پهنای خط………………………………………………………………………………………………………….34

    2-9-2 پهنای خط طبیعی…………………………………………………………………………………………………………35

    2-9-3 پهن­شدگی برخوردی……………………………………………………………………………………………………..36

    2-9-4 پهن­شدگی دوپلری…………………………………………………………………………………………………………39

2-10 انواع لیزر………………………………………………………………………………………………………………………………..42

فصل سوم: Q-سوئیچ و مفاهیم قفل­شدگی مد

3-1 سوئیچ-Q………………………………………………………………………………………………………………………………….47

3-2 روش­های سوئیچ-Q………………………………………………………………………………………………………………….49

    3-2-1 سوئیچ-Q به روش الکترواپتیک……………………………………………………………………………………..50

    3-2-2 سوئیچ-Q به روش منشور چرخان………………………………………………………………………………….51

    3-2-3 سوئیچ-Q به روش اکوستواپتیک……………………………………………………………………………………52

    3-2-4 سوئیچ-Q با استفاده از جذب­کننده اشباع­پذیر………………………………………………………………53

3-3 نحوه عملکرد لیزرهای سوئیچ شده Q……………………………………………………………………………………..55

3-4 تئوری قفل­شدگی مد……………………………………………………………………………………………………………….57

3-5 قفل­شدگی مد طولی………………………………………………………………………………………………………………..58

3-6 قفل­شدگی مد عرضی……………………………………………………………………………………………………………….60

3-7 قفل­شدگی همزمان مدهای طولی و عرضی…………………………………………………………………………….61

3-8 روش­های قفل­شدگی مد………………………………………………………………………………………………………….63

    3-8-1 قفل­شدگی مد فعال………………………………………………………………………………………………………..63

    3-8-2 قفل­شدگی مد انفعالی…………………………………………………………………………………………………….66

فصل چهارم: معادلات حرکت میدان الکتریکی کاواک و وارونی جمعیت اتم­ها

4-1 معادلات حرکت ماکسول- بلوخ……………………………………………………………………………………………….69

4-2 نوسان تک مد طولی………………………………………………………………………………………………………………..74

4-3 معادلات حاکم بر نوسان تک مد طولی……………………………………………………………………………………76

4-4 نوسان چند مد طولی……………………………………………………………………………………………………………….81

4-5 بررسی عملکرد لیزرهای نوسانی با سه مد طولی…………………………………………………………………….83

4-6 معادلات حاکم بر نوسان سه مد طولی…………………………………………………………………………………….86

فصل پنجم: محاسبات و نتایج

5-1 روابط بین جابجایی فرکانسی با شدت میدان الکتریکی مدها………………………………………………..94

5-2 رابطه بین وارونی جمعیت اتمی با شدت میدان الکتریکی مدها…………………………………………….97

5-3 محاسبه شدت میدان الکتریکی و جابجایی فرکانسی مدها…………………………………………………….99

5-4 نمودار جابجایی فرکانسی مدها……………………………………………………………………………………………..105

5-5 نمودار شدت میدان الکتریکی مدها (تعداد فوتون­ها)…………………………………………………………..109

نتیجه­گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………..113

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………..114

پیوست…