Насыщение поглощения изотропной, линейно поляризованной и естественной радиации.

Если возбуждение производится изотропным светом, то, согласно (13.11) и (13.12), полные населенности уровней равны

Отсюда следует общёе выражение для коэффициента поглощения изотропного света

справедливое для системы частиц с произвольным числом уровней и совпадающее по форме с (13.1).

При возбуждении анизотропным светом вероятности переходов становятся функциями углов задающих ориентацию матричного элемента дипольного момента перехода

Так, дифференциальные коэффициенты Эйнштейна для спонтанных и вынужденных переходов с испусканием света, поляризованного по осям их, равны

Расчеты коэффициента поглощения линейно поляризованного и естественного к света, распространяющегося вдоль оси у, приводят к формулам

Здесь опущены штрихи около а и индексы так как формулы справедливы для любой пары уровней, и введено обозначение

Если умножить (13,20), (13.22) и (13.23) на то получатся выражения для мощностей поглощения изотропного, линейно поляризованного и естественного света,

Из рис. 61 видно, что при одних и тех же значениях мощность поглощения имеет наибольшее значение, если частицы возбуждаются изотропным светом. Несколько медленнее растет при возбуждении естественным светом, а самая нижняя кривая относится к поглощению линейно поляризованной радиации.

Хотя формулы (13.20), (13.22) и (13.23) заметно отличаются друг от друга, графики зависимости коэффициентов поглощения кест от практически совпадают (рис. 61).

Если то независимо от способа возбуждения коэффициент поглощения стремится к нулю, а мощность поглощения достигает своего предельного значения Расчеты показывают [87, 419], что мощность люминесценции также достигает своего предельного значения (насыщения). Это дает основание называть такие нелинейные явления эффектами насыщения.

Формула (13.20), определяющая зависимость коэффициента поглощения от накачки и справедливая для системы частиц с произвольным числом уровней энергии при изотропном возбуждении, как видно из рис. 61, служит хорошим приближением, если возбуждающий свет анизотропен. Она верна для положительных и отрицательных и поэтому нашла широкое применение в теории оптических квантовых генераторов.

Специфические свойства каждой конкретной системы заключены в параметрах нелинейности. Анализ этих параметров позволяет изучить нелинейные свойства вещества.

Рис. 61. Зависимость коэффициента и мощности поглощения от интенсивности изотропного (1), естественного (2) и линейно поляризованного света (3)

Рис. 62. Зависимость населенности уровня от ориентации матричного элемента дипольного момента частицы. Кривые 1—3 соответствуют значениям равным