資料介紹
激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中放大或振蕩發(fā)射的器件。
用光、電及其他辦法對(duì)物質(zhì)進(jìn)行激勵(lì),使得其中一部分粒子激發(fā)到能量較高的狀態(tài),當(dāng)這種狀態(tài)的粒子數(shù)大于能量較低狀態(tài)的粒子數(shù)時(shí),由于受激輻射,物質(zhì)就能對(duì)某一波長(zhǎng)的光輻射產(chǎn)生放大作用,也就是這種波長(zhǎng)的光輻射通過(guò)物質(zhì)時(shí),會(huì)發(fā)射強(qiáng)度放大并與入射光波位、頻率和方向一致的光輻射,這種稱為激光放大器。
若把激發(fā)的物質(zhì)放置于共振腔內(nèi),光輻射在共振腔內(nèi)沿軸線方向往復(fù)反射傳播,多次通過(guò)物質(zhì),光輻射被放大許多倍,形成一束強(qiáng)度大、方向集中的光束“激光”,這就是激光振蕩器。
激光器工作原理
除自由電子激光器外,各種激光器的基本工作原理均相同,產(chǎn)生激光的必不可少的條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和增益大過(guò)損耗,所以裝置中必不可少的組成部分有激勵(lì)(或抽運(yùn))源、具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的工作介質(zhì)兩個(gè)部分。激勵(lì)是工作介質(zhì)吸收外來(lái)能量后激發(fā)到激發(fā)態(tài),為實(shí)現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件。激勵(lì)方式有光學(xué)激勵(lì)、電激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)和核能激勵(lì)等。工作介質(zhì)具有亞穩(wěn)能級(jí)是使受激輻射占主導(dǎo)地位,從而實(shí)現(xiàn)光放大。激光器中常見的組成部分還有諧振腔,但諧振腔(見光學(xué)諧振腔)并非必不可少的組成部分,諧振腔可使腔內(nèi)的光子有一致的頻率、相位和運(yùn)行方向,從而使激光具有良好的方向性和相干性。而且,它可以很好地縮短工作物質(zhì)的長(zhǎng)度,還能通過(guò)改變諧振腔長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)所產(chǎn)生激光的模式(即選模),所以一般激光器都具有諧振腔。
激光工作物質(zhì)
是指用來(lái)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的受激輻射放大作用的物質(zhì)體系,有時(shí)也稱為激光增益媒質(zhì),它們可以是固體(晶體、玻璃)、氣體(原子氣體、離子氣體、分子氣體)、半導(dǎo)體和液體等媒質(zhì)。對(duì)激光工作物質(zhì)的主要要求,是盡可能在其工作粒子的特定能級(jí)間實(shí)現(xiàn)較大程度的粒子數(shù)反轉(zhuǎn),并使這種反轉(zhuǎn)在整個(gè)激光發(fā)射作用過(guò)程中盡可能有效地保持下去;為此,要求工作物質(zhì)具有合適的能級(jí)結(jié)構(gòu)和躍遷特性。
激光器的種類是很多的??梢詮募す夤ぷ魑镔|(zhì)、激勵(lì)方式、運(yùn)轉(zhuǎn)方式、輸出波長(zhǎng)范圍等幾個(gè)方面進(jìn)行分類,在《各類激光器工作原理應(yīng)用范圍大全(一)》講了固體激光器、半導(dǎo)體激光器、CO2激光器、準(zhǔn)分子激光器,本文接下來(lái)介紹光纖激光器、超快激光器、量子級(jí)聯(lián)激光器和太赫茲。
一、光纖激光器
光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器,光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái):在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度,造成激光工作物質(zhì)的激光能級(jí)“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”,當(dāng)適當(dāng)加入正反饋回路(構(gòu)成諧振腔)便可形成激光振蕩輸出。
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