熱功能材料-西安交通大學-材料科學與工程學院(編輯修改稿)
2025-03-19 11:24 本頁面
【文章內容簡介】 輻射后，就有兩個能量都是 hv的光子；n 受激輻射光的位相、偏振都與入射光相同；n 在外界光子引發(fā)受激輻射的同時，也發(fā)生吸收的過程；n 處于低能態(tài)的原子數總是很多，外界光子被吸收的可能性更大，引發(fā)受激輻射的可能性很小。 產生激光的必要條件只有讓高能級的原子數大于低能級的原子數；（也叫粒子數反轉）才可能使受激輻射的幾率大于吸收幾率；維持連續(xù)不斷的受激輻射。產生激光的充分條件 單色光 粒子數反轉產生的激光壽命短、微弱，沒有實用價值； 必須經過光諧振器，使光子不斷增值，最后產生很強的位相相同的單色光，就是實用的激光。激光器自 1960年梅曼研制出第一臺紅寶石激光器以來，激光器的研制和應用有了飛速發(fā)展，在工業(yè)、醫(yī)療、民用、國防等領域應用廣泛。激光器主要由三部分組成：激光工作物質、激勵能源、光學共振腔。1）工作物質是激光器的核心，只有能實現能級躍遷的物質才能作為激光器的工作物質。2）激勵能源（光泵） 作用是給工作物質以能量，即將原子由低能級激發(fā)到高能級的外界能量。3）光學共振腔是激光器的重要部件，其作用一是使工作物質的受激輻射連續(xù)進行；二是不斷給光子加速；三是限制激光輸出的方向。根據激光工作物質，可把激光器分為氣體激光器、固體激光器、分子激光器、半導體激光器等。固體激光器固體激光器發(fā)展最早，其體積小，輸出功率大，應用方便。但由于工作物質很復雜，造價高。用于固體激光器的物質主要有三種：紅寶石 工作物質，它是在單晶體剛玉基質中摻入少量的三價鉻離子后形成的激活晶體。摻入的三價鉻離子是激活劑，起發(fā)光中心的作用。輸出波長為 ， 為紅色光；摻釹鋁石榴石 （ Nd： YAG） 工作物質，輸出的波長為 藍色光；釹玻璃 工作物質，輸出波長 。氣體激光器工作物質主要以氣體狀態(tài)進行發(fā)射的激光器在常溫常壓下是氣體，但有的物質在通常條件下是液體（如非金屬粒子的有水、汞），及固體（如金屬離子結構的銅，鎘等粒子），經過加熱使其變?yōu)檎魵?，利用這類蒸氣作為工作物質的激光器，統(tǒng)歸氣體激光器之中。典型的氣體激光器為 氦－ 氖（ HeNe） 激光器 氣體激光器與固體激光器相比較，兩者中以氣體激光器的結構相對簡單得多，造價較低，操作簡便，但是輸出功率常較小。 分子激光器分子氣體激光器通過分子能級間的躍遷產生激發(fā)振蕩的一和種激光器，分子氣體激光器中主要使用的為CO2激光器 ； CO2激光器效率高，不造成工作介質損害，發(fā)射出，是一種比較理想的激光器。 二、光導纖維光纖是一種非常細的可彎曲的導光材料。單根光纖的直徑約為幾到幾百微米，它由內層材料（芯料）和包層材料（涂層）組成的復合結構。為了保護其不受損壞、最外面再加一層塑料套管?？偼鈴?25~200μm纖芯高透明固體材料包層折射率較纖芯低固體材料覆層高強材料全反射現象一切光纖的工作基礎都是光的全反射現象。如果一束光投射到折射率分別為n1和 n2的兩種媒質的界面上時（設 n1n2 ），入射光將分為反射光和折射光。入射角 φ1與折射角 φ2之間服從 n1/n2=sin φ1/sin φ2 的折射定律。當 φ1增大時， φ2也相應
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