【正文】 射光激發(fā)，激發(fā)線的頻率處于該化合物的電子吸收譜帶以內時，由于電子躍遷和分子振動的耦合，使某些拉曼譜線的強度陡然增加 表面增強拉曼散射： 當一些分子被吸附到某些粗糙的金屬，如金、銀或銅的表面時，它們的拉曼譜線強度會得到極大的增強 材料的光發(fā)射 材料的發(fā)光性質與它們的能量結構緊密相關。在這個過程中，一部分多余的能量會通過光或熱的形式釋放出來。在很多情況下還加入另一種稱為“助熔劑”的雜質，以促進材料餓結晶或激活劑匹配。但是有的材料吸收光之后不一定會發(fā)光，就是說它能把吸收的能量轉化成熱能而消耗掉。 （ 4） 發(fā)光效率 發(fā)光效率通常有三種表示方法，即 量子效率，功率效率和光度效率 。這種情況下的發(fā)光性能與自由離子很不相同，必須把中心和基質作為一個整體來分析。 他 把光頻電磁場與物質的相互作用劃分為三種過程 自發(fā)發(fā)射 , 受激吸收和受激發(fā)射 , 并把它們用三個愛因斯坦系數(shù)加以定量描述 。 。 。 這種分布正好與平衡態(tài)時的粒子分布相反 ， 稱為粒子數(shù)反轉分布 ， 簡稱粒子數(shù)反轉 。 (3) 三能級系統(tǒng)能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉 激勵 抽運 A21 W12 W21 E1 E2 E3 E0 E3 E1壽命短 , E2 是亞穩(wěn)態(tài) . 因此能容易實現(xiàn) E2與 E1 四能級體系效率高 (4)四能級系統(tǒng)能更容易地實現(xiàn)粒子數(shù)反轉 激勵 抽運 E1 E2 E3 A21 W12 W21 E3與 E1構成一個寬吸收帶 E3上的原子無輻射躍遷到 E2 E2與 E1構成粒子數(shù)反轉 . 三能級體系效率不高 . 能級的粒子數(shù)反轉 . 部分反射鏡 激光器的基本組成部分 激勵能源 ? 全反射鏡 激光輸出 工作物質 光學諧振腔 ——工作物質 ——激勵能源 ——光學諧振腔 產生激光必要條件 1. 實現(xiàn)粒子數(shù)反轉 ２ .使原子被激發(fā) ３ .要實現(xiàn)光放大 L — 解決受激輻射與自發(fā)輻射的矛盾 受激輻射的光子處于相同狀態(tài) ——相干光場 . 自發(fā)輻射的光子處于非相干狀態(tài) . 要使受激輻射為主 , 則要求 W21=B21?(?) A21 即要求 : 2121)(BA???即相干光場的單色輻射能量密度大于某個最小值 . 要增大 ?(?)必須使激活介質長度遠大于其橫向尺寸 . 即由自發(fā)輻射光子不斷引起受激輻射 ,使 ?(?)不斷增大 . 光學諧振腔 它由兩個反射鏡和激活介質構成一個光學諧振腔。 一般 G不是常數(shù)。 不會 ! m G R R ln L G ? ? 2 1 1 2 1 （ 2）、在激光的穩(wěn)定階段怎么又會 G = Gm ? 這是由于光強增大伴隨著粒子數(shù)反轉程度的減弱。包括法拉第效應、克爾磁光效應、塞曼效應和科頓 木頓效應。 光線頻率低于紅限頻率 ， 光子能量不足以使物體內的電子逸出 ， 因而小于紅限頻率的入射光 ， 光強再大也不會產生光電子發(fā)射；反之 ， 入射光頻率高于紅限頻率 ， 即使光線微弱 ， 也會有光電子射出 。 磷酸鈦氧鉀（ KTP）晶體 。 磁光晶體材料及其主要應用 光電效應與太陽能電池 光電效應 材料在光照射后釋放出電子的效應 ?光電子能否產生 ， 取決于光電子的能量是否大于該物體的表面電子逸出功 A0。包層的折射率比纖芯略低，并且要求芯料和涂料的折射率相差越大越好。 顯然有 I 1 = R 2 I 0 eGL I 2 = R 1 I 1 eGL = R 1 R 2 I 0 e2GL I 2 = R 1 I 1 eGL 所以 在激光形成階段 即： R1 R2 e2GL 1 或 須 I2 / I0 1 輸出 部分反射鏡 I1 L I2 m G R R ln L G ? ? 2 1 1 2 1 Gx 0 e I I ? Q 式中 Gm——稱為閾值增益， 即產生激光的最小增益。 (4) 使激光具有極好的單色性（選頻性） . 對于可能有多種躍遷的情況，利用光的干涉條件 諧振腔的長度與波長滿足 : 2?kL ?不滿足此頻率的光將得不到加強而被淘汰 . 增益和損耗 激光器內受激輻射光來回傳播時，并存著增益和損耗 增益 ——光的放大； 損耗 ——光的吸收、散射、衍射、透射（包括一端的部分反射鏡處必要 的激光輸出）等。 能級 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 亞穩(wěn)態(tài) 并不是所有的物質都具有亞穩(wěn)態(tài)能級，因而不是一切物質都可以作為激光器的工作物質。這樣光穿過工作物質時 ， 光的能量只會減弱不會加強 。 。 E 2E 1～ 1eV。 ( Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation ) （ 一）、 激光簡史和我國的激光技術 1917年，愛因斯坦提出受激輻射 1958年，湯斯和肖洛發(fā)表 《 紅外與光學激射器 》 ， 巴索夫和普羅霍羅夫發(fā)表 《 實現(xiàn)三能級粒子數(shù)反轉和半導體激光器建議 》 ， 奠定了激光發(fā)展的基礎。它的發(fā)光光譜與自由離子很相似。與此相應，發(fā)光強度也以同樣的指數(shù)規(guī)律衰減 teII ??? 0定義光強衰減到初始值 I0的 1/e所經歷的時間為發(fā)光壽命 ?，則 ?=1/?，即 ?teII ?? 00 2022000 4000000 6000000 8000000 10000000020220400006000080000100000Intensity (a.u)T i m e (n s)某些材料的發(fā)光涉及比較復雜的中間過程，其光強衰減規(guī)律呈雙指數(shù)或雙曲線形式，難以用一個反映衰減規(guī)律的參數(shù)來表示。能夠引起材料發(fā)光的激發(fā)波長也一定是材料可以吸收的波長。 按被激發(fā)的方式分類： （ 1） 光致發(fā)光 ：是用光激發(fā)發(fā)光體引起的發(fā)光現(xiàn)象 （ 2） 電致發(fā)光（場致發(fā)光） ：將電能直接轉換成光能的現(xiàn)象。如果材料存在多個低能態(tài)，發(fā)光躍遷可以有多種渠道，那么材料就可能發(fā)射多種頻率的光子。 出現(xiàn)在瑞利線低頻側的散射線統(tǒng)稱為 斯托克斯（ stokes）線，在瑞利線高頻側的散射線統(tǒng)稱為 反斯托克斯 （ antistokes）線。這一關系稱為瑞利散射定律。根據(jù)經典力學的觀點，這個過程被看成光子和散射中心的彈性碰撞。 激子吸收的能量比從價帶到導帶的本征吸收邊要小一些 不同材料的激子結合能相差很大。此頻率 γ與材料其它常數(shù)呈下列關系： () 式中 β是與力有關的常數(shù)，由離子間結合力決定。 此紫外吸收端相應的波長可根據(jù)材料的禁帶寬度 Eg求得 : （ ） () 式中： h為普朗克常數(shù) ， h= l034J 例 2， 玻璃 17 玻璃有良好的透光性 ， 吸收系數(shù)很小 （ Eg大 ） 。 式中 ?a為物質對光的吸收系數(shù) ， 其單位為 cm1。為了減小這種界面損失 ， 常常采用折射率和玻璃相近的膠將它們粘起來 ， 這樣 ， 除了最外和最內的表面是玻璃和空氣的相對折射率外 ， 內部各界面都是玻璃和膠的較小的相對折射率 ， 從而大大減小了界面的反射損失 。 把光波振動分為垂直于入射面的振動和平行于入射面的振動 ，F(xiàn)resnel推導出 ： 11 2)AA(WW ??? （ ） )ri(si n)ri(si nAAWW222SS??????????? ???????? ??)ri(tg)ri(tgAAWW222rr// ??????????? ???????? ?（ ） （ ） 自然光在各方向振動的機會均等 ， 可以認為一半能量屬于同入射面平行的振動 ， 另一半屬于同入射面垂直的振動 ， 所以總的能量流之比為 : 當角度很小時 ， 即垂直入射時： 因為介質 2對于介質 l的相對折射率為： 故： n21 = i / r m 稱為反射系數(shù) 。因此產生雙折射。 非常光折射率的特性：它不遵守折射定律 ， 隨入射光的方向而變化 。 3． 影響折射率的因素 1） 構成材料元素的離子半徑 （ 1） 折射率 n與極化率的關系 由于光是一種電磁波 ， 所以根據(jù)馬克斯威爾電磁波理論 ， 光在介質中的傳播速度應為： 式中： c為真空中的光速 ， ε為介質的介