鐳射產生的物理過程是什麼啊,鐳射產生的物理過程是什麼啊??

時間 2021-08-11 16:06:24

1樓:匿名使用者

通常鐳射器包括三個基本部分:鐳射工作物質、激勵能源和諧振腔。

(1)鐳射工作物質是鐳射器中用於發射鐳射的物質。作為鐳射的工作介質,必須是啟用介質,即在外界能源激勵下,能在介質中形成粒子數反轉(若介質在外界能源激勵下破壞了熱平衡,使高能級上的粒子數大於的能級上的粒子數,這種狀態稱為粒子數反轉態。在這種狀態下光通過介質後得到放大,這種情況稱為有光增益,此時的介質為光增益介質。

)紅寶石鐳射器的工作物質為含鉻離子的紅寶石,氦氖鐳射器的工作物質是氣體氖(氦為輔助工作物質),常見的氬離子鐳射器的工作物質是氣體氬。

(2)激勵能源可將處於基態的粒子激發到所需要的激發態,以產生粒子數反轉。紅寶石鐳射器採用光激發方式,通常用脈衝氙燈作為激勵光源。為了提高廣能力用效率,通常將氙燈管和紅寶石棒分別置於橢圓柱面聚光器的兩條焦線上。

氦氖鐳射器通常採用支流氣體放電進行激勵。

(3)在增益介質兩端各方一塊反射鏡,其中一塊的反射率近似為1,為全反射鏡;另一塊的反射率小於1,為部分反射鏡,鐳射將從部分反射鏡這一端輸出。一般要求把這兩塊反射鏡調整到嚴格平行,並且垂直於增益介質的軸線。這樣就組成了諧振腔。

在鐳射工作物質產生的受激輻射光中,那些基本上沿鐳射工作物質軸線方向傳播的光,將在諧振腔兩個反射鏡間來回反設不斷放大 ,並有部分光從部分反射鏡的一端射出,成為鐳射。諧振腔一方面能起到“延長”增益介質、提高光能密度的作用,同時還對輸出光的傳播方向起到控制作用。此外,只要恰當的選用反射鏡片和諧振腔的長度,還能對鐳射輸出波長進行選擇。

最後還應指出,光在增益介質中來回一次產生的增益應足以補償它在這一來回中的各種損耗(包括介質吸收、衍射和鐳射的輸出等),否則無法形成鐳射輸出。其必須滿足的條件稱為閾值條件。

2樓:匿名使用者

若原子或分子等微觀粒子具有高能級e2和低能級e1,e2和e1能級上的布居數密度為n2和n1,在兩能級間存在著自發發射躍遷、受激發射躍遷和受激吸收躍遷等三種過程。受激發射躍遷所產生的受激發射光,與入射光具有相同的頻率、相位、傳播方向和偏振方向。因此,大量粒子在同一相干輻射場激發下產生的受激發射光是相干的。

受激發射躍遷機率和受激吸收躍遷機率均正比於入射輻射場的單色能量密度。當兩個能級的統計權重相等時,兩種過程的機率相等。在熱平衡情況下n2<n1,所以受激吸收躍遷佔優勢,光通過物質時通常因受激吸收而衰減。

外界能量的激勵可以破壞熱平衡而使n2>n1,這種狀態稱為粒子數反轉狀態。在這種情況下,受激發射躍遷佔優勢。光通過一段長為l的處於粒子數反轉狀態的鐳射工作物質(啟用物質)後,光強增大egl倍。

g為正比於(n2-n1)的係數,稱為增益係數,其大小還與鐳射工作物質的性質和光波頻率有關。一段啟用物質就是一個鐳射放大器。

如果,把一段啟用物質放在兩個互相平行的反射鏡(其中至少有一個是部分透射的)構成的光學諧振腔中(圖1),處於高能級的粒子會產生各種方向的自發發射。其中,非軸向傳播的光波很快逸出諧振腔外:軸向傳播的光波卻能在腔內往返傳播,當它在鐳射物質中傳播時,光強不斷增長。

如果諧振腔內單程小訊號增益g0l大於單程損耗δ(g0l是小訊號增益係數),則可產生自激振盪。原子的運動狀態可以分為不同的能級,當原子從高能級向低能級躍遷時,會釋放出相應能量的光子(所謂自發輻射)。同樣的,當一個光子入射到一個能級系統併為之吸收的話,會導致原子從低能級向高能級躍遷(所謂受激吸收);然後,部分躍遷到高能級的原子又會躍遷到低能級並釋放出光子(所謂受激輻射)。

這些運動不是孤立的,而往往是同時進行的。當我們創造一種條件,譬如採用適當的媒質、共振腔、足夠的外部電場,受激輻射得到放大從而比受激吸收要多,那麼總體而言,就會有光子射出,從而產生鐳射。

3樓:匿名使用者

入射光子引發原子從激發態躍遷至基態,放出與入射光子一樣的光子,

4樓:匿名使用者

好象是什麼粒子被激發而產生的能量吧....

5樓:

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6樓:影子工坊

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