文档介绍：?现代科技概论?7激光科学技术
主要内容
第1节概述
第2节激光及其特性
第3节激光器
第4节激光的应用及其开展
如图1-1所示，有一个原子开始时处于基态E1，假设不存在任何外来影响，它将保持状态不变。如果有一个外来光子，能量为hv，与该原子发生相互作用。且，其中：E2为原子的某一较高的能量状态——激发态。那么原子就有可能吸收这一光子，而被激发到高能态去。这一过程被称之为受激吸收。值得注意的是，只有外来光子的能量hv恰好等于原子的某两能级之差时，光子
才能被吸收。
受激吸收
E1
E3
E2
原子吸收示意图
hv
E1
E3
E2
——低能级到高能级吸收能量
与经典力学中的观点类似，处于高能态的原子是不稳定的。它们在激发态停留的时间非常短〔数量级约为10-8s〕，之后，会自发地返回基态去，同时放出一个光子。这种自发地从激发态跃迁至较低的能态而放出光子的过程，叫做自发辐射。原子在激发态的平均停留时间称之为激发态的寿命。
hv
自发辐射示意图
E1
E3
E2
自发辐射
——高能级到低能级放出能量
自发辐射的特点
这种过程与外界作用无关。各原子的辐射都是独立地进行。因而所发光子的频率、初相、偏振态、传播方向等都不同。不同光波也是不相干的。例如霓虹灯管内充有低压惰性气体，在管两端加上高电压来激发气体原子，当它们从激发态跃迁返回基态时，便放出五颜六色的荣耀。其频率成分极为复杂，发光方向各向都有，初位相也各不相同。这正是普通光源的自发辐射。
处于激发态的原子，在其发生自发辐射前，假设受到某一外来光子的作用，而且外来光子的能量恰好满足，
原子就有可能从激发态E2跃迁至低能态E1，同时放出一个与外来光子具有完全相同状态的光子。如图1-3所示。这一过程被称为受激辐射。
E1
E2
hv
E1
E2
hv
hv
受激辐射示意图
受激辐射
——受外来光子影响发生辐射
这种过程是在外界光子的刺激作用下发生的，而且受激辐射出的光子，与入射光子具有相同的频率，相同的初相，相同的传播方向，相同的偏振态等。即与外来光子具有完全相同的状态。在受激辐射过程中，输入一个光子，可以得到两个状态完全相同光子的输出。并且这两个光子可再作用于其他原子上，产生受激辐射，而获得大量特征完全相同的光子。这便是受激辐射的光放大。这是激光器创造的理论根底，由爱因斯坦奠定。
受激辐射的特点
hv
hv
hv
hv
hv
hv
hv
输入
输出
光放大示意图
第2节激光及特性
“激光〞是利用光能、热能、电能、化学能或核能等外部能量来鼓励物质，使其发生受激辐射而产生的一种特殊的光。
〔LASER〕——受激辐射的光放大，“镭射、莱塞〞
〔Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation〕。