第八篇 激光原理.ppt

文档介绍：激光原理激光器是1960年诞生的一种新型光源。激光具有能量集中、方向性强、单***好和相干性好的一系列优点,因而在科技领域有广泛的应用。可以说,激光的产生与应用为光学的发展开创了一个新的纪元。激光是受激辐射的光放大的简称,其英文全名为:“lightamplificationbystimulatedemissionofradiation”激光是第一个字母的缩写“Laser”。即激光是基于受激发射放大原理而产生的一种相干光辐射。目前,常用的激光器按照增益介质的种类可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器、液体激光器四类。而按激光器的工作方式不同又可分为连续激光器与脉冲激光器。当光与物质的相互作用时,原子的能级发生改变:原子可以从高能级跃迁到低能级,—辐射跃迁若释放的能量转化为体系的热运动动能—无辐射跃迁在物质发光和光吸收过程中,主要涉及三种过程:自发辐射,受激辐射和受激吸收在实际的粒子系统中,、受激吸收、自发辐射和受激辐射h外来光也有可能被吸收,使原子从E1E2的原子数:B12——吸收系数令W12=B12(、T)W12、受激吸收设N1、N2—单位体积中处于E1、E2能级的原子数单位体积单位时间内,从E2E1自发辐射的原子数:h自发辐射系数各原子自发辐射的光是独立的、、自发辐射全同光子处于高能级E2的粒子在外来辐射的作用下,跃迁回低能级E1,:单位体积中单位时间内,从E2E1受激辐射的原子数:其中(,T)表示温度为T频率为的辐射能量体密度(外来光子数密度).3、受激辐射若写成等式B21为受激辐射系数W21、偏振方向、相位及传播方向均相同令W21=B21·(,T)——有光的放大作用。A21、B21、:爱因斯坦的受激辐射理论为六十年代初实验上获得激光奠定了理论基础。B21=B12热平衡时,从E2→E1和粒子数应等于从E1→E2的粒子数即:或:—爱因斯坦关系4、爱因斯坦关系处于热平衡下的粒子,满足玻耳兹曼分布若E2>E1,则两能级上的原子数之比:即能级越高,:T~103K;kT~×10-20J~;E2-E1~1eV;二、激光的形成1、粒子数反转从E2→E1自发辐射的光,可能引起受激辐射过程,也可能引起吸收过程。必须N2>N1(粒子数反转)。因B21=B12W21=W12产生激光必须