Трирівнева схема генерації стимульованого випромінювання

В залежності від того, між якими рівнями досягається інверсія населеності, виділяють 2 типи схеми:

1. робочий перехід закінчується на основному рівні;

2. Е₃ і Е₂ – лазерні робочі рівні.

1 2

Накачка в обох типах здійснюється на рівень Е₃. За першою схемою працює рубіновий лазер, за другою – Не-Nе лазер. В цих схемах канал генерації та канал накачки частково розділені. Це дозволяє використовувати універсальний метод накачки – оптичний. Якщо в схемі 2 типу виконується перехід Е₁ → Е₃, то в цьому випадку рівні Е₂ і Е₃ можуть бути інверсно заселені один відносно одного. Накопичення частинок будемо мати в тому випадку, коли релаксаційні процеси будуть відбуватися достатньо швидко, а верхній лазерний рівень буде метастабільним. В обох випадках щільність накачки ρ_н=ρ₁₃.

Нехай збудження системи виконується оптичним методом. Швидкість релаксації ω₃₂. Вона здійснюється за рахунок випромінювальних і безвипромінювальних переходів: ω₃₂=А₃₂+ ρ₃₂. Тоді рівняння балансу мають вид:

.

У випадку, коли ω₃₂> ω₂₁, починаючи з деякого значення щільності накачки між рівнями Е₂ і Е₁ відбувається інверсія населеності. Це значення називається пороговою щільністю накачки по інверсії.

Отже, для накопичення частинок на рівні Е₂ і створення максимальної інверсії населеності найбільш вигідними є системи з великим значенням ω₃₂, малим значенням ω₂₁ та великим значенням коефіцієнта Ейнштейна В₃₁.