激光产生的基本原理

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激光产生的原理

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二、激光产生的三要素从图上可以看出，凡非腔轴方向的自发辐射，尽管它也可以诱发激发态上的粒子产生光放大，但因介质体积有限，腔侧面又是敞开的，终将逸出腔外。所以，产生激光的作用不大。唯独沿腔轴方向的自发辐射才起作用。每当它碰到镜面时，便被反射沿原路折回，又重新通过介质不断诱发激发态上的粒子产生受激辐射光放大。由于受激辐射光在腔镜间往返运行，介质被反复利用，腔轴方向受激辐射光就越来越强。其中一部分从部分反射镜端射出，这就是激光；
量级，而高功率钕[nǚ]玻璃激光则比太阳亮16个数量级。 2、方向性好
激光的方向性很好，它能传播很远距离而扩散面积很小，接近于理想的平行光 3、单色性好
激光为单色光，它的发光光谱宽度，比氪灯的光谱宽度窄几个数量级。
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二、激光的特点正是由于激光的上述三个特殊优点，人们把它用于焊接之
中，聚焦后在焦点上的功率密度可高达106～1012W/cm2，比寻常的焊接热源高几个数量级，成为一种十分理想的焊接热源。
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一、激光产生的基本理论
跃迁。发出或吸收的光的频率满足普朗克公式（hv=E2-E1，h为普朗克常数6.626×10-34J·s，v为光的频率，E2和E1分别为高能级和低能级的能量）。
2、自发辐射、受激吸收和受激辐射由于物质有趋于最低能量的本能，处于高能级E2上的
原子总是要自发跃迁到低能级E1上去，如果跃迁中发出光子，这个过程称为自发辐射。处于低能级E1上的原子，吸收外来能量后跃迁到E2上，则称之为受激吸收。
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Байду номын сангаас
思考与练习
1、激光产生的三要素是什么？ 2、受激辐射过程中外来光子的频率应满足什么关系式？ 3、受激辐射和自发辐射有本质的区别？ 4、激光器的激励源——光泵作用是什么？ 5、是不是任何物质都可以作为激光的工作物质？只有具备什么

激光什么原理是什么

激光什么原理是什么
激光的原理是基于激光放大的过程。

激光的产生是通过受激辐射过程和光学谐振器的共同作用实现的。

首先，需要有一个激活介质。

激活介质可以是固体、液体或气体，通常包含具有激发能级的原子、分子或离子。

当激活介质中的原子、分子或离子受到外界输入的能量或光子的激发时，它们会升级到一个高能级。

这个激发态是不稳定的，原子、分子或离子倾向于回到低能级并释放出多余的能量。

在光学谐振器中，通常由两个反射镜构成，一个是半透镜，另一个是完全反射镜。

当处于高能级的原子、分子或离子回到低能级时，它们会通过受激辐射的过程释放出能量。

这些能量被反射镜反射并传输回受激介质中，进一步激发更多的原子、分子或离子到高能级。

这样的连锁反应导致了大量的原子、分子或离子从高能级跃迁到低能级，释放出更多的能量。

这个能量以高度一致的频率和相位在光学谐振器中反复传播，形成了一束非常集中而且相干性极高的光，即激光。

总结一下，激光的原理是通过受激辐射过程和光学谐振器的作用，将激活介质中的原子、分子或离子从高能级回到低能级释放能量，形成高度一致的频率和相位的光束。

激光是什么原理

激光是什么原理激光是一种特殊的光，它具有高度的单色性、方向性和相干性。

激光的产生原理主要是通过受激辐射过程实现的。

在激光器中，由于外界的作用，使得原子或分子处于激发态，当这些粒子回到基态时，就会放出光子，这些光子与入射光子具有相同的频率和相位，从而放大了光的强度，形成了激光。

激光的产生主要包括三个基本过程，吸收能量、光子发射和光子受激发射。

首先，激光器中的工作物质需要吸收能量，使得原子或分子处于激发态。

这种能量可以是光、电、化学或其他形式的能量。

其次，这些激发态的原子或分子会自发地向基态跃迁，释放出光子。

最后，当这些光子与其他激发态的原子或分子相互作用时，会引起受激辐射，产生与入射光子同频率和同相位的光子，从而放大光的强度，形成激光。

激光的产生原理可以通过光的特性来解释。

激光是一种特殊的光，它具有高度的单色性，即其频率非常纯净，光谱线非常窄。

这是因为激光是由同一频率和相位的光子组成的，而且这些光子是由受激辐射过程产生的，因此具有很高的单色性。

此外，激光还具有很高的方向性和相干性。

方向性表现为激光束非常集中，能够聚焦成很小的光斑；相干性表现为激光的光波具有固定的相位关系，能够产生干涉现象。

激光的产生原理还可以通过量子力学来解释。

在激光器中，工作物质的原子或分子处于激发态时，会形成一个激发态的原子团，这个原子团与入射光子相互作用，产生受激辐射，从而放大光的强度，形成激光。

这个过程可以通过量子力学中的受激辐射过程来描述，即入射光子与原子或分子相互作用，引起原子或分子的跃迁，产生与入射光子同频率和同相位的光子。

总的来说，激光是一种特殊的光，它具有高度的单色性、方向性和相干性。

激光的产生原理主要是通过受激辐射过程实现的，包括吸收能量、光子发射和光子受激发射三个基本过程。

激光的产生原理可以通过光的特性和量子力学来解释，这些解释都能很好地描述激光的产生过程和特性。

激光形成原理

激光形成原理
激光是一种光的模式，它是通过原子受激辐射而产生的。

原子的内部结构非常复杂，目前已经发现的原子有20多种，在其中电子、原子核和分子是三大基本结构。

电子与原子核之间通过质子和中子相互联系。

原子中有很多电子，它们在原子核的保护下不会受到任何伤害，但一旦它们离开原子核后，就会受到很大的伤害。

当电子离开原子核时，就会发生两种情况：一种是它离开了原子核，而另一种则是它继续留在原子核外。

当电子离开原子核后，它会继续做热运动，并向外飞出。

这时，当有电子从一个原子飞到另一个原子时，就会受到其他原子的吸引。

这些原子有的向外飞出；有的则向内飞出。

当吸收的原子越多时，它们就越靠近。

最后，由于它们之间的距离越来越近，它们就会相互碰撞。

这就产生了电子碰撞的现象，这种现象叫碰撞吸收。

电子碰撞吸收现象是固体物质中原子形成过程中经常发生的现象。

如果电子被困在一个地方不动时，它们之间就不能发生碰撞了。

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激光产生的基本原理

激光产生的基本原理
激光是一种特殊的光束，它具有高聚焦性、高强度、高纯度、频谱窄带和方向稳定等特点。

激光产生是一种物理过程，它是一种特殊的光束，它是由于激发原子或分子而发出的光。

激光器的原理也是基于这一原理，激光器的主要作用是使激光源发出满足一定条件的光，才能产生激光。

激光器的主要原理是量子级石墨烯激发。

石墨烯是一种简单的碳结构，其最小颗粒就是量子级单胞石墨烯。

该物质的激发原理是将单胞石墨烯中的单个碳原子向垂直方向激发。

当单个碳原子激发的时候，其位置上的电子就会从稳定的能量状态跃迁到更高的能量状态，从而释放出能量作为激光。

激发过程发生后，激光的产生将被激发原子折射，从而产生激光。

这些折射的电子辐射的波长将确定激光的波长，同时这些折射的电子也会使激光产生集中性，从而形成一条激光线条。

激光的输出功率取决于激发原子的激发能量。

当激发能量较低时，激光输出功率的增加速度较慢，而当激发能量较高时，激光输出功率的增加速度较快。

另外，激光器还具有可调功率的功能，即可以根据需要在一定的范围内调节激光的功率。

这种功能可以增强激光的针对性，从而扩大激光的应用范围，使其能够更加精确地实现某一特定目的。

激光的应用非常广泛，从军事、气象、航天、医学、通信等方面都有重要作用。

激光被广泛应用于各种技术领域，可以实现各种精密
的操作。

激光是人类技术发展的重要技术资源，为人类科学技术发展做出了重要贡献。

激光产生的基本原理

激光产生的基本原理
激光，全称为“光电激射”，是一种特殊的光线，具有高度的单色性、方向性和相干性。

激光的产生基于激光的三个基本原理：受激发射、光学放大和光学共振。

让我们来了解一下受激发射。

在一个原子或分子中，电子围绕原子核运动，处于不同的能级。

当一个电子处于高能级时，如果它受到足够的能量激发，就会跃迁到更高的能级。

而当这个电子从高能级回到低能级时，会释放出能量，这种能量以光子的形式发射出来，这就是受激发射的过程。

接下来是光学放大。

在一定条件下，通过受激发射产生的光子可以被其他原子或分子吸收，使它们的电子跃迁到高能级。

这样就形成了一个光子的“雪崩效应”，光子的数量和能量逐渐增加，产生了光的放大效应。

最后是光学共振。

在激光器中，通常有两个镜子，一个是半透射镜，另一个是全反射镜。

当光子在两个镜子之间来回反射时，只有在特定的波长下，光子才会受到增强，其他波长的光子则会被滤除。

这种在谐振腔内的光子反复受到增强的过程就是光学共振。

通过受激发射、光学放大和光学共振这三个基本原理，激光得以产生。

在现代科技中，激光已经被广泛应用于各个领域，如激光医学、激光通信、激光切割等。

激光的特点使其在精密加工、精确测量、
信息传输等方面具有重要作用。

总的来说，激光的产生基于受激发射、光学放大和光学共振这三个基本原理，这些原理的相互作用使得激光成为一种独特而强大的光线。

随着科技的不断发展，相信激光技术将会在更多领域展现出其无限的潜力。

激光的原理与特点

激光的原理与特点
激光，是指具有高度一致的光波振荡特性的一种光束。

激光的原理是通过三级系统（包括基态、激发态和亚稳态）之间的电磁辐射相互作用而产生的。

具体来说，激光的原理包括光放大、光共振、正反馈等。

激光的特点主要有以下几个方面：
1. 高度的单色性：激光的频率非常纯净，只有极少的频率成分，因此它具有非常高的单色性。

这是由于激光光波是由一个频率极为准确的谐振振荡系统所产生的。

2. 高度的方向性：激光光束具有非常高的方向性，激光光束在传播过程中很少发生散射，能够以非常窄的角度进行定向传播。

这是由于激光的振荡介质是一个长而细的谐振腔。

3. 高度的相干性：激光光束具有非常高的相干性，所有的光波的振幅和相位都高度一致。

这是由于激光光波是由许多同样频率和相位的原子或分子发射的。

4. 高度的能量密度：激光光束具有非常高的能量密度，能够集中大量的能量在一个很小的空间范围内。

由于激光的强度非常大，因此它可以用来进行高精度的切割、焊接等工业加工。

总之，激光作为一种特殊的光线，具有高度的单色性、方向性、相干性和能量密度，这些特点使得激光被广泛应用于科学、医学、工业等多个领域。

激光发生的工作原理

激光发生的工作原理
激光的工作原理是通过受激辐射过程产生的一种高度聚焦、单色、相干光束。

其主要包含以下几个步骤：
1. 激发：将激光介质（如固体、液体或气体）中的原子或分子激发到一个较高的能级，使其电子处于激发态。

2. 反转粒子分布：通过注入能量，使激发态粒子的数目多于基态粒子，实现粒子数密度反转。

3. 反射：在激光介质两端分别安装一个反射镜，形成光学共振腔。

一端为半透镜，允许一部分光通过，另一端为完全反射镜。

4. 反馈：当一小部分激发态粒子发射光子，其中一部分可以由半透镜透射出来，一部分经完全反射镜反射回来，形成光的反馈。

5. 受激辐射：反馈的光子通过与其他激发态粒子碰撞交互作用，使更多的粒子从激发态跃迁到基态并发射出相同频率、相同相位的光子，引发受激辐射过程。

6. 放大：通过多次反射、受激辐射过程，激光光束逐渐被放大，形成幅度相干、相位相干的激光。

7. 输出：当激光光束达到一定能量后，部分光通过半透镜从腔外透出，形成激光输出。

整个工作过程可以持续进行，得到连续激光输出。

这就是激光发生的基本工作原理。

不同的激光器种类和结构有所差异，但以上步骤是激光工作的基本过程。

激光发生原理

激光发生原理
激光发生原理是指通过在某种物质中产生放射性共振，使能量从低能级跃迁到高能级，当能级转跃返回时释放出激光光子。

其具体原理如下：
1. 光增强：从低能级到高能级的能级转跃，需要外界输入一定的能量。

光增强是通过光泵浦的方式，将外界的能量输送到活性介质，使活性介质的电子跃迁到高能级。

2. 粒子聚集：由于激光的发射频率是确定的，活性介质中的电子会在高能级聚集形成亚波长级的粒子聚集，这种聚集状态使得粒子发出的光同步而相干。

3.受激辐射：当活性介质中的粒子聚集到达足够大的数目时，会出现受激辐射。

这种受激辐射是由于活性介质中的一个高能级电子跃迁到低能级时，能够刺激一个已经处于低能级的电子跃迁到更低的能级，并排放出与已经激发的电子同样频率和相位的粒子。

4.反射和反射：在活性介质两端设置反射镜，激光由于多次在反射镜之间反射并不断受到激发，逐渐形成激光增强效应。

当光线增强到一定程度时，即达到激光阈值，就会产生一束非常纯净、相干和高亮度的激光束。

1-4 激光的基本知识

非辐射跃迁：指不发射光子的跃迁，它是通过释放其它形式的能量如热能而完成的。（a）图中：E1为基态，作为激光下能级；E3能级的寿命很短，激活粒子很快地经非辐射跃迁方式到达E2能级；E2 能级寿命比起E1来要长得多，称为亚稳态，并作为激光上能级。只要抽运速率达到一定程度，就可以实现E2与E1两个能级之间的粒子数反转，为受激辐射创造条件。例如固体激光器中的红宝石激光器激活粒子——铬离子就属于这类能级系统。
1-4 激光的基本知识
1917年爱因斯坦就预言了受激辐射的存在，但在一般人平衡情况下，物质的受激辐射总是被受激吸收所掩盖，未能在实验中观察到。直到1960年，第一台红宝石激光器才面世它标志了激光技术的诞生。从此激光技术的发展十分迅速，现已在几百种工作物质中实现了光放大或制成了激光器。
因此可见，形成粒子数反转是产生激光或激光放大的必要条件，为了形成粒子数反转，须要对发光物质输入能量，我们称之一过程为激励、抽运或者泵浦。二、激光器构造激光工作物质泵浦源光学谐振腔
（一）激光工作物质
激活粒子：为了形成稳定的激光，首先必须要有能够形成
粒子数反转的发光粒子。激活粒子可以是分子、原子或离
（二）四能级系统下图E4能级寿命很短，抽运的激活粒子立即通过非辐射跃迁的方式到达E3能级；E3能级的寿命比E4长为亚稳态，作激光的上能级；E2能级寿命很短，热平衡是基本上是空的，作为激光下能级用，E2能级上的粒子主要也是通过非辐射跃迁回到基态。这种能级系统也很容易实现粒子数反转。例如固体激光器中的钕玻璃激光器以及掺钕钇铝石榴石激光器（YAG）中的激活粒子——钕粒子便属于这类能级系统。
（b）图：E1是基态，但它不作为激光下能级，而是以E3 和E2分别作为激光上能级和下能级。在这种三能级系统里，E3的寿命要比E2要长，E2能级在热平衡条件下基本上是空的。因此，只要抽运一些粒子到达E3能级，就很容易实现粒子数反转，经受激辐射后到达E2的粒子可迅速通过非受激辐射跃迁回到基态E1。例如气体激光器中的氩离子激光器的激活粒子——氩离子就属于此类能级系统。

激光产生的基本原理

激光产生的基本原理
激光是一种特殊的电磁波，它具有在空间和时间上的非常高的相干性，其频宽和共振
振幅极高。

激光的电磁波量子尺寸，只有足够的能量，才能形成长度足够短、频率足够高
的激光光束。

激光产生的基本原理是利用量子跃迁原理，即由低能级态转移到高能级态，
释放出能量而产生的激光波。

具体来说，激光产生涉及元素态级跃迁原理，即低能量平衡态不稳定，低能量态和高
能量态之间互相转换，从低能量态向高能量态跃迁，释放出能量，从而产生足够高的光束，形成激光信号的一种特殊的电磁波。

可以这样理解：它在一定温度下，首先将元素态提升到激光发射的最高能量状态；而
这步提升需要外加的能量，通常来源于电流，也可以是半导体芯片。

然后强大的外加能量
会冲击元素态，从而引发量子跃迁，使倾斜的二极电子跃迁到更高能级别，从而释放出足
够多的能量，形成一束聚焦、稳定的激光光束。

在这个过程中，量子跃迁后电子态和原子态的能级是反向的，即电子向上跃迁，原子
跃迁到更低的能级。

而且由于激光发射的能量远大于量子跃迁的能量，量子跃迁过程几乎
不放出任何能量，因此激光发射得更高，光束也变得更加稳定。

激光在社会上发挥着重要作用，工业应用广泛，因此，深入了解激光产生的基本原理，对于深入理解激光核心工作机理，并且更好地应用激光，具有重要意义。

简述激光产生的基本原理

简述激光产生的基本原理
摘要：
一、激光的产生原理概述
二、激光的产生过程
1.原子能级跃迁
2.激发态原子辐射
3.受激辐射
4.光放大
三、激光的特性与应用
1.高度单色性
2.高度方向性
3.高峰值功率
4.激光的应用领域
正文：
激光，全称为激光光束，是一种具有高度单色性、高度方向性和高峰值功率的电磁波。

激光的产生基于原子能级跃迁的原理。

激光的产生过程可以分为以下几个步骤：
1.原子能级跃迁：原子在吸收能量后会从基态跃迁到激发态。

这一过程可以在气体、液体或固体中发生。

2.激发态原子辐射：处于激发态的原子会释放出一定波长的光子，这个过程称为辐射。

辐射的光子具有一定的能量和频率。

3.受激辐射：当一个光子进入激发态原子时，会与原子内的电子发生相互作用，使电子从激发态跃迁到基态。

这个过程会释放出与入射光子相同波长的光子，称为受激辐射。

4.光放大：受激辐射的光子与周围的原子发生相互作用，使更多原子跃迁到激发态。

这些激发态原子再次产生受激辐射，从而形成光放大现象。

激光具有高度单色性、高度方向性和高峰值功率的特性，使其在众多领域得到广泛应用。

例如，激光在通信、测量、切割、打标、医疗等方面具有重要应用价值。

总之，激光的产生基于原子能级跃迁的原理，通过受激辐射和光放大过程形成高度单色性、高度方向性和高峰值功率的电磁波。

激光产生基本原理

激光基本原理一、激光产生原理1、普通光源的发光——受激吸收和自发辐射普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等地发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。

激发的过程是一个“受激吸收”过程。

处在高能级（E2）的电子寿命很短（一般为10－8～10－9秒），在没有外界作用下会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。

辐射光子能量为hυ=E2-E1这种辐射称为自发辐射。

原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发光过程各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外未位相、偏振状态也各不相同。

由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的，而有一个范围。

在通常热平衡条件下，处于高能级E2上的原子数密度N2，远比处于低能级的原子数密度低，这是因为处于能级E的原子数密度N的大小时随能级E的增加而指数减小，即N∝exp(-E/kT)，这是著名的波耳兹曼分布规律。

于是在上、下两个能级上的原子数密度比为N2/N1∝exp{-(E2-E1)/kT}式中k为波耳兹曼常量，T为绝对温度。

因为E2>E1，所以N2《N1。

例如，已知氢原子基态能量为E1＝－，第一激发态能量为E2=，在20℃时，kT≈，则N2/N1∝exp（－400）≈0可见，在20℃时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使原子到达激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。

一般说来，这种光源所辐射光的能量是不强的，加上向四面八方发射，更使能量分散了。

2、受激辐射和光的放大由量子理论知识知道，一个能级对应电子的一个能量状态。

电子能量由主量子数n(n=1,2,…)决定。

但是实际描写原子中电子运动状态，除能量外，还有轨道角动量L和自旋角动量s，它们都是量子化的，由相应的量子数来描述。

激光的原理是什么

激光的原理是什么
激光的原理是利用受激辐射作用产生一束定向且具有高度单色性的光。

具体来说，激光的原理由三个关键要素组成：激活介质、能量外加和光反馈。

首先，需要一个激活介质，它通常是由气体、液体或固体组成。

激活介质中的原子或分子处于基态，当外部能量通过吸收或电子碰撞等方式加入时，激活介质内部的部分原子或分子会跃迁到高能级。

接下来，能量外加是指给激活介质提供足够的能量来激发其内部原子或分子。

这可以通过光、电流、化学反应或其他方式实现。

能量外加会导致激活介质中的粒子处于激发态。

最后，光反馈是激光起作用的关键。

在激发态下，激活介质的原子或分子会自发地退激并释放出光子。

这些光子会在激活介质中传播并与其他激发态的粒子发生碰撞。

当光子与已经激发的粒子碰撞时，会导致其中的原子或分子跃迁回到基态，并释放出额外的光子。

这种碰撞过程形成了一个正反馈回路，使得更多的原子或分子从激发态跃迁到基态并放出光子，从而产生了一束连续放大和放出光的激光束。

通过控制激活介质的性质、外加能量和光反馈，可以实现激光光束的定向性、单色性和高度聚焦。

这使得激光可以在科学、医学、通信和工业等领域发挥重要作用。

激光的基本原理是

激光的基本原理是
激光的基本原理是通过受激辐射的过程产生一束高度聚焦、单色、相干性极高的光线。

激光器内部通过能量输入或外部激发物质，使其处于激发态。

当外部光子或能量激发物质时，激发态的原子或分子会在辐射入射光子的作用下跃迁到较低的能级，释放出与入射光子完全一致的光子，这种现象称为自发辐射。

自发辐射仅能获得出射光子与入射光子具有相同的频率，而且光子的相位与方向都是准乱的，不具备激光的特性。

为了实现激光输出，需要通过两个重要的过程：光放大和光反馈。

光放大是指将自发辐射光子经过受激辐射的反复过程进行增强，在激光器内部通过使用特定的放大介质（如气体或晶体）来实现。

该过程需要确保在放大介质中有足够的受激辐射发生，以维持每个原子或分子的激发态数目。

放大介质通常呈现双能级或三能级结构，以确保能量的快速传递。

光反馈是将一部分光线经过特殊的光学器件（如共振腔）反射回放大介质，使得受激辐射持续发生，并增加其相干性。

光线在能级系统中来回传播，与处于激发态的原子或分子相互作用，同时经过其他非激光产生的途径（如自发辐射、散射等）损失能量。

只有在光反馈强度超过损耗时，才能实现激光输出。

总结起来，激光的基本原理包括自发辐射、光放大和光反馈。

这些过程的相互作用使得激光器能够输出高度聚焦、单色、相干性极高的激光光束。

激光产生的基本原理

激光产生的基本原理
激光的产生基于量子力学的原理。

激光是由放射性电磁波构成的,这种波从一种粒子射向另一种粒子,当它们与第二种粒子接
触时被激发,释放出与入射粒子能量相等的光子。

这些光子继
续与第一种粒子相互作用,导致光子数量的迅速增加,直到达到
光子输入粒子的数倍。

这个过程称为光子放大。

激光放大的过程是通过通入能量来实现的,这种能量可以是光、电流或其他形式的能量。

能量源使激光介质中的粒子处于高能态,其中的粒子跃迁到低能态,因此放出光子。

这些发射的光子
与原激发的光子相干,大部分光子在光介质中多次反射,在达到
阈值之前增强。

当光子数达到一定阈值时,将出现光子之间的双向刺激发射现象。

这就是激光中光子同步发射的基础。

光子通过与原激发光子相互作用,形成相干的光波。

激光器的设备结构和光学配置
有助于促进这种同步发射,使得光波外观呈现高度方向性和单
色性。

总之,激光产生的基本原理是通过能量源激发激光介质中的粒子,使光子通过刺激发射放大,最终形成相干的激光光束。