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激光器工作原理是受激辐射占主导地位

发布时间:2020/8/24   查看次数:167

激光器工作原理是受激辐射占主导地位

激光是由激发发出的光,激光的发射原理是使受激辐射占主导地位,为了使受激辐射占主导地位,需要满足二个条件,一是实现粒子数的反转,二是要使增益大于损耗。

实现粒子数的反转,我们知道粒子在每个能级的分布服从玻尔兹曼分布。在室温下,粒子处于低能级,而没有粒子处于高能级。以温度为T=3000K,发射500纳米可见光的热辐射源为例。N2/n1远小于1,表明受激辐射的强度远小于自发辐射的强度,受激辐射可以忽略不计。受激吸收光大大减少了系统中的光子数量。激光使用激光泵浦系统(主要是光学激发或气体电激发)来实现粒子数反转。

激光器中的光学谐振腔通过,产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗,所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔,但谐振腔( 见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分,谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且,它可以很好地缩短工作物质的长度,还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式(即选模),所以一般激光器都具有谐振腔。