5.Lasers

lasers
Émission stimulée - LASER
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Émission stimulée
Tous les photons émis sont indentiques entre eux
même direction faisceau très peu divergent
même longueur d’onde lumière monochromatique
même phase lumière cohérente

Coefficients d’Einstein
3 processus inelastiques
Absorption B.rn.ni
Émission spontanée A.nj
Émission stimulée B.rn.nj
B.rn.ni
ni
nj
absorption
B.rn.nj
ni
nj
émission stimulée
A.nj
ni
nj
émission spontanée
rn= densité de rayonnement
1917 : Albert Einstein introduit le concept d’émission stimulée
pour expliquer le rayonnement du corps noir

Populations selon Boltzman nie-Ei/kT
nje-Ej/kT
Bij.rn. e-Ei/kT = Bji.rn. e-Ej/kT + Aji e-Ej/kT j
rn(Bij.e-Ei/kT - Bji.e-Ej/kT) = Aji.e-Ej/kT
Aji.e-Ej/kT
(Bij.e-Ei/kT - Bji.e-Ej/kT)
rn = rn=Aij
Bij.exp(Ej-Ei)/kT - Bji
à l’équilibre
absorption = émission stimulée + émission spontanée
Bij.rn.ni = Bji.rn.nj + Aji.nj
i
j
ni
nj
Abs Esp Est

Identification avec le rayonnement du corps noir rn=8ph
l3[exp(hn/kT) - 1]
=8ph
l3[exp(hn/kT) - 1]
rn=Aij
Bij.exp(hn/kT) - Bji
rn=Aij
Bij.exp(hn/kT) - Bji
densité de rayonnement
Ej - Ei= hnEi
Ej
hn
rn=Aij
Bij.exp(Ej-Ei)/kT - Bji
Bij = Bji = B B = A
l3
8ph
et