熱功能材料-西安交通大學(xué)-材料科學(xué)與工程學(xué)院(編輯修改稿)
2025-03-19 11:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輻射后，就有兩個(gè)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(shí)，也發(fā)生吸收的過(guò)程；n 處于低能態(tài)的原子數(shù)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(chǎn)生激光的必要條件只有讓高能級(jí)的原子數(shù)大于低能級(jí)的原子數(shù)；（也叫粒子數(shù)反轉(zhuǎn)）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(chǎn)生激光的充分條件 單色光 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的激光壽命短、微弱，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值； 必須經(jīng)過(guò)光諧振器，使光子不斷增值，最后產(chǎn)生很強(qiáng)的位相相同的單色光，就是實(shí)用的激光。激光器自 1960年梅曼研制出第一臺(tái)紅寶石激光器以來(lái)，激光器的研制和應(yīng)用有了飛速發(fā)展，在工業(yè)、醫(yī)療、民用、國(guó)防等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。激光器主要由三部分組成：激光工作物質(zhì)、激勵(lì)能源、光學(xué)共振腔。1）工作物質(zhì)是激光器的核心，只有能實(shí)現(xiàn)能級(jí)躍遷的物質(zhì)才能作為激光器的工作物質(zhì)。2）激勵(lì)能源（光泵） 作用是給工作物質(zhì)以能量，即將原子由低能級(jí)激發(fā)到高能級(jí)的外界能量。3）光學(xué)共振腔是激光器的重要部件，其作用一是使工作物質(zhì)的受激輻射連續(xù)進(jìn)行；二是不斷給光子加速；三是限制激光輸出的方向。根據(jù)激光工作物質(zhì)，可把激光器分為氣體激光器、固體激光器、分子激光器、半導(dǎo)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(yīng)用方便。但由于工作物質(zhì)很復(fù)雜，造價(jià)高。用于固體激光器的物質(zhì)主要有三種：紅寶石 工作物質(zhì)，它是在單晶體剛玉基質(zhì)中摻入少量的三價(jià)鉻離子后形成的激活晶體。摻入的三價(jià)鉻離子是激活劑，起發(fā)光中心的作用。輸出波長(zhǎng)為 ， 為紅色光；摻釹鋁石榴石 （ Nd： YAG） 工作物質(zhì)，輸出的波長(zhǎng)為 藍(lán)色光；釹玻璃 工作物質(zhì)，輸出波長(zhǎng) 。氣體激光器工作物質(zhì)主要以氣體狀態(tài)進(jìn)行發(fā)射的激光器在常溫常壓下是氣體，但有的物質(zhì)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(jié)構(gòu)的銅，鎘等粒子），經(jīng)過(guò)加熱使其變?yōu)檎魵?，利用這類蒸氣作為工作物質(zhì)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(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單得多，造價(jià)較低，操作簡(jiǎn)便，但是輸出功率常較小。 分子激光器分子氣體激光器通過(guò)分子能級(jí)間的躍遷產(chǎn)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(zhì)損害，發(fā)射出，是一種比較理想的激光器。 二、光導(dǎo)纖維光纖是一種非常細(xì)的可彎曲的導(dǎo)光材料。單根光纖的直徑約為幾到幾百微米，它由內(nèi)層材料（芯料）和包層材料（涂層）組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。為了保護(hù)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(qiáng)材料全反射現(xiàn)象一切光纖的工作基礎(chǔ)都是光的全反射現(xiàn)象。如果一束光投射到折射率分別為n1和 n2的兩種媒質(zhì)的界面上時(shí)（設(shè) 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(dāng) φ1增大時(shí)， φ2也相應(yīng)
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