激光產(chǎn)生的原理ppt課件(參考版)
2025-05-04 08:44本頁(yè)面
【正文】 由于光速極快，所以此過(guò)程極短。其中一部分從部分反射鏡端射出，這就是激光； ? 而其余部分留在腔內(nèi)繼續(xù)反饋放大以維持不斷的向外輻射激光，如圖所示。每當(dāng)它碰到鏡面時(shí)，便被反射沿原路折回，又重新通過(guò)介質(zhì)不斷誘發(fā)激發(fā)態(tài)上的粒子產(chǎn)生受激輻射光放大。所以，產(chǎn)生激光的作用不大。處于亞穩(wěn)態(tài)級(jí)的粒子當(dāng)自發(fā)地躍遷到低能級(jí)時(shí)將自發(fā)輻射光子，但這種發(fā)射是無(wú)規(guī)律的，射向四面八方，其中一部分可以誘發(fā)激發(fā)態(tài)上的粒子產(chǎn)生受激輻射。當(dāng)把激光介質(zhì)置于兩反射鏡之間后，即可構(gòu)成激光振蕩器。比如，反射率為 95％時(shí)， 5％的光透射出去供人應(yīng)用，從而構(gòu)成光學(xué)諧振腔。兩個(gè)反射鏡可以是平面，也可以是球面。 ? 于是出現(xiàn)了光學(xué)諧振腔。 ? 三、諧振腔 ——激光的振蕩放大器 ? 合適的工作物質(zhì)有了，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激勵(lì)源有了，這下子該“激”出激光了吧 !還不行，因?yàn)槿藗冊(cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這樣雖然可以產(chǎn)生受激輻射，但非常微弱，根本形不成可供人們使用的激光。顯然，E2能級(jí)好象一個(gè)水塔上的蓄水池，能夠貯存大量的粒子，只有亞穩(wěn)態(tài)級(jí)才具有這種能力，但并不是所有的發(fā)光物質(zhì)都具有亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，這就是有些物質(zhì)可以“激”出激光來(lái)，而有些物質(zhì)卻“激”不出來(lái)的道理。隨著 E1上的粒子不斷地被抽運(yùn)到 E3，又很快轉(zhuǎn)移到 E2，既然 E2允許粒子久留，那么從 E2到 E1的自發(fā)輻射躍遷幾率就很小，于是粒子就在 E2上積聚起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn) E2對(duì) E1兩能級(jí)間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。 ? 外界激發(fā)作用將會(huì)把粒子從 E1抽運(yùn)到E3，被抽運(yùn)到 E3的粒子很快通過(guò)無(wú)輻射躍遷轉(zhuǎn)移到 E2，因?yàn)?E3的壽命只有109秒，即 10億分之一秒，不允許粒子久留，所以此過(guò)程很快。實(shí)際上目前所有已實(shí)現(xiàn)的激光輻射都是三能級(jí)或四能級(jí)系統(tǒng)，下圖是紅寶石激光器的鉻離子 (Cr3+)的簡(jiǎn)化能級(jí)圖，這是一個(gè)典型的三能級(jí)系統(tǒng)。 ? 二、工作介質(zhì) ——激光產(chǎn)生的內(nèi)因 ? 在大干世界里，各種各樣的物質(zhì)都是由分子、原子、電子等微觀粒子組成的，如果有了強(qiáng)大的激勵(lì)是不是都能在物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生激光呢 ?不是的，激勵(lì)只是一個(gè)外部條件，激光的產(chǎn)生還取決于合適的工作物質(zhì)，也稱之為激光器的工作介質(zhì)，這才是激光產(chǎn)生的內(nèi)因。激勵(lì)作用總是通過(guò)消耗一定的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，產(chǎn)生受激輻射所需要的最小激勵(lì)能量定
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