光電檢測發(fā)光器ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-10 07:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 射面組稱為 共振腔 。 自發(fā)發(fā)射的方向不與共振腔軸線平行的光子將被反射出腔外，而平行的自發(fā)發(fā)射光子才能促使形成受激輻射。也就是說，這些與腔軸平行的光子在腔內(nèi)兩個反射面上來回反射，反復(fù)地通過工作物質(zhì)，依靠受激輻射，光子每通過一次工作物質(zhì)便得到一次增益，使光子數(shù)不斷增長，所以 共振腔是產(chǎn)生激光的又一必要條件。 如果光子在腔內(nèi)來回一次所感生出來的光子數(shù)比損耗掉的多得多，便可產(chǎn)生激光振蕩。 同時光子在兩個反射面之間來回反射形成了兩列相反方向傳播的波， 只有這兩列波疊加而在腔內(nèi)形成駐波時，這種振蕩才是穩(wěn)定的 。 產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩的條件是共振腔的長度 L恰好等于輻射光半波長的整數(shù)倍 。即： ???????nmL2? 激光器一般是由 工作物質(zhì)、諧振腔和泵浦（ pu3） 源 組成。 二、氦氖激光器 氦氖激光器的工作物質(zhì)是氦氖混合氣體，利用氣體電離的方法使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。 主要發(fā)光物質(zhì)是氖氣 。 氦氖激光器能夠發(fā)出三種波長的譜線： ： （桔紅色）最常用； ； ； ⑴ 單色性好， 顏色非常純，相干長度達幾十千米。 ⑵ 方向性強 ，光束發(fā)散角很小，只有幾毫弧度，激光束幾乎是一條直線。 ⑶ 結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，穩(wěn)定性好 。 ⑷ 造價低廉，使用方便 。 氦氖激光器以 直流電源驅(qū)動 ，輸出光功率可達 ～15mW以上。從結(jié)構(gòu)上分： ⑴ 全外腔激光器 ： 優(yōu)點是 ：輸出線偏振光；反射鏡可以隨時調(diào)整，適于多種實驗要求；受溫度影響較小 。 缺點是 ：經(jīng)常需要調(diào)整，而調(diào)整技術(shù)又比較復(fù)雜，因而使用不便。 ⑵ 全內(nèi)腔激光器 ： 優(yōu)點是 ：使用時不需要調(diào)整諧振腔，使用方便。 缺點是 ：腔管受溫度影響較大，輸出不穩(wěn)定。 ⑶ 半內(nèi)腔激光器 ： 它具有上述兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。 三、半導(dǎo)體激光器 ⑴電子束激勵的半導(dǎo)體激光器 ⑵ 注入式半導(dǎo)體激光器 小功率半導(dǎo)體激光器 大功率半導(dǎo)體激光器 ㈠ PN結(jié)型二極管注入式激光器 半導(dǎo)體激光器的工作物質(zhì)是半導(dǎo)體材料。 PN結(jié)就是激活介質(zhì)，與結(jié)平面垂直的兩個對應(yīng)的晶體解理面（拋光面）構(gòu)成了諧振腔。其余的前后兩面是粗糙的，用來消除主要方向以外的激光作用。當 PN結(jié)正向注入電流時，則可激發(fā)激光。 注入式半導(dǎo)體激光器的工作過程是， 加外電源 使 PN結(jié)進行正偏置。正向電流達到一定程度時， PN結(jié)區(qū)即發(fā)生導(dǎo)帶對于價帶的 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 。這時，導(dǎo)帶中的電子會有一部分發(fā)生 輻射躍遷 ，同時產(chǎn)生 自發(fā)輻射 。自發(fā)輻射出來的光，是無方向性的。但其中總會有一部分光是沿著 諧振腔腔軸方向傳播 的，往返于半導(dǎo)體之間。通過這種 光子的誘導(dǎo) ，即可使導(dǎo)帶中的電子產(chǎn)生受激輻射 （光放大）。受激輻射出來的光子又會 進一步去誘導(dǎo)導(dǎo)帶中的其它電子產(chǎn)生受激輻射。如此下去，在諧振腔中即形成了光振蕩，從諧振腔兩端發(fā)射出激光。只要外電源不斷的向PN結(jié)注入電子，導(dǎo)帶對于價帶的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)就會繼續(xù)下去，受激輻射即可不停地發(fā)生，這就是注入式半導(dǎo)體激光器的發(fā)光過程。 ⑴激光閾值 閾值： 在激光器中，要維持激光振蕩，不僅需要使光子的生產(chǎn)速率超過吸收速率，而且還要超過光子在結(jié)區(qū)的損耗率。這種 剛好低償吸收與損耗的光子生產(chǎn)率叫閾值 。 ①激光器長度 L—— L越大，閾值電流越?。? ②
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