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4準位レーザー

索引 4準位レーザー

4準位レーザー (4じゅんいレーザー) とは基底状態と3つの励起状態を用いて二準位間に反転分布を形成し、コヒーレントな光を得るレーザーの総称である。 4準位間の遷移における反転分布の形成の仕方は以下のようになる。 まず基底状態E_0にある原子を励起装置(ポンプ光)により励起状態E_3に励起する。 励起状態の原子はごく短時間の間に準安定状態E_2に緩和し、このとき原子は比較的長い時間準安定状態に留まるとすると、準安定状態E_2にある原子と準安定状態E_1にある原子との間で反転分布が起こり、レーザー発振が得られる。 3準位レーザーではレーザー発振時の下準位が基底状態にあるため反転分布を起こすには強力な励起を必要としたが、4準位レーザーでは励起状態間E_2とE_1の間で発振する。そのため4準位レーザーの方が効率よく反転分布を形成することができる。4準位レーザーの例としてはNd:YAGレーザーがあり、右図はNd:YAGレーザーの発振における準位図である。 Category:レーザー Category:光学.

7 関係: 原子反転分布レーザーコヒーレンス (曖昧さ回避)Nd:YAGレーザー3準位レーザー

原子

原子(げんし、άτομο、atom)という言葉には以下の3つの異なった意味がある。.

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反転分布

物理、とくに統計力学において、低いエネルギー状態よりも励起状態の方が占有率が高いような系が存在するとき、系のエネルギー分布が反転分布(はんてんぶんぷ、Population inversion)であるという。また反転分布は(便宜上)負温度とも呼ばれる。この様な概念は、レーザー科学において基礎的で重要な役割を演じている。レーザーを動かすうえで、欠かすことのできない過程が反転分布によって、生じているからである。 通常の電子の分布はフェルミ・ディラック分布に従い、より下の準位の方が電子の数が多い状態である。しかし、特殊な条件を満たしてやることによりこの「下のほうが電子が多い」状態とは異なる状態にすることができる。フェルミ・ディラック分布における式での温度項の符号をマイナスにした状態とも考えることもできるので負温度と呼ばれる。ただし、反転分布にある物質は熱平衡状態にはないので、これは熱力学温度とは異る概念である。 このような、高い準位に電子が多い状態に光が入射すると誘導放出により入射光を増幅でき、レーザーが発振される。 2準位系の励起では、下の電子が上に励起されても誘導放出により高い準位に低い準位よりも多くの電子を入れることは不可能である。 3準位系になって初めて、上の準位のほうが多くなれる条件を作り出せる。 4準位系になるとさらに反転分布を作りやすい状態になりうる。.

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レーザー

レーザー(赤色、緑色、青色) クラシックコンサートの演出で用いられた緑色レーザー He-Ne レーザー レーザー(laser)とは、光を増幅して放射するレーザー装置を指す。レーザとも呼ばれる。レーザー光は指向性や収束性に優れており、また、発生する電磁波の波長を一定に保つことができる。レーザーの名は、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(輻射の誘導放出による光増幅)の頭字語(アクロニム)から名付けられた。 レーザーの発明により非線形光学という学問が生まれた。 レーザー光は可視光領域の電磁波であるとは限らない。紫外線やX線などのより短い波長、また赤外線のようなより長い波長のレーザー光を発生させる装置もある。ミリ波より波長の長い電磁波のものはメーザーと呼ぶ。.

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コヒーレンス (曖昧さ回避)

ヒーレン.

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上方から入ってきた光の道筋が、散乱によって見えている様子。(米国のアンテロープ・キャニオンにて) 光(ひかり)とは、基本的には、人間の目を刺激して明るさを感じさせるものである。 現代の自然科学の分野では、光を「可視光線」と、異なった名称で呼ぶことも行われている。つまり「光」は電磁波の一種と位置付けつつ説明されており、同分野では「光」という言葉で赤外線・紫外線まで含めて指していることも多い。 光は宗教や、哲学、自然科学、物理などの考察の対象とされている。.

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Nd:YAGレーザー

Nd:YAGレーザー(ねおじむやぐれーざー)、はYAGの結晶を製造する過程でイットリウムを数%のネオジム(元素記号Nd)でドープ(添加)した結晶を用いるYAGレーザーのことである。研究開発、産業用、医療用レーザーとして最も多く用いられている。中心周波数はλ.

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3準位レーザー

3準位レーザー(さんじゅんいレーザー)とは3つのエネルギー準位の占有率を反転分布とし、コヒーレントな光を得るレーザーの総称である。 3準位間の遷移における反転分布の形成の仕方は以下のようになる。まず基底状態にある原子を励起装置により励起状態へとポンピングする。次に励起状態の原子はごく短時間の間に準安定状態に落ち着く。これを繰り返し、非平衡定常状態とすることで安定なレーザーの発振を実現する。準安定状態の基底状態への緩和時間が長い系ほど準安定状態にある原子と基底状態にある原子の間で反転分布が起こりやすくなる。 しかし、基底状態の占有率は通常は非常に高いため、準安定状態の占有率をそれを超えさせて反転分布を実現するためには強力な励起装置が必要となる。そのため4準位レーザーの方が効率よく反転分布を形成することができる。3準位レーザーの例として、ルビーレーザーが挙げられる。 Category:レーザー Category:光学.

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