自发辐射与受激辐射
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称激光的横模。
全反射镜 谐振腔长度： 部分反射镜
Ln
2
(n 1,2,3, )
谐振腔的作用：
（1）维持光振荡，起到光放大作用。 （2）使激光产生极好的方向性。 （3）使激光的单色性好。
氦氖激光： 6328A
红宝石激光： 6943A 1.4 激光的特性 1、方向性好。 2、单色性好。 3、相干性好。 4、能量集中。
1.4 概括光学谐振腔的作用。
（1）维持光振荡（2）选择激光的方向性（3）提高激光的单色性。
1.5 何谓激光的纵模和横模?
由于激光器输出的每一个谐振频率的光，因其光强是沿纵
向（腔轴方向）分布的驻波场。一般激光器是多纵模输出，
如果采取措施，可以输出单纵模，大大提高激光色性。
激光在垂直于腔轴的横截面上形成的稳定的光强分布，
3、受激辐射过程：
h E2 E1
h
h h
E2
E1 受激辐射的特点结论：受激辐射产生的光子 与原来的光子具有完全相同的状态。 结论：受激辐射而得到的光是相干光。
1.2 激光的产生 1、粒子数反转
nk e
E2
Ek kT
N1 N 2
粒子数反转 E1
产生激光的必要条件：实现粒子数反转。
1.2 激光工作物质在热平衡情况下能否实现粒子数反转分布?怎样 能实现粒子数反转? 不能。在热平衡条件下，粒子数的分布服从玻耳兹曼分
布律，高能级的粒子数总小于低能级的粒子数。
借助于外界的激励能源（为电激励, 光激励, 化学激励等 能源），打破激活介质热平衡时的粒子数分布，使高能级的 粒子数大于低能级的粒子数。这种激活介质要具有合适的能 级结构。 1.3 激光器有哪几个基本组成部分? 激光器一般有三个基本组成部分： (1) 激活介质(2) 激励能源(3) 光学谐振
思考题：
1.1 自发辐射与受激辐射比较有哪些不同？ 粒子自发地从高能级跃迁到低能级，同时发出一个光子，这 一过程叫做自发辐射。 若处在高能级的粒子，在一个能量等于两能级之差（E2-E1） 的光子作用下，从高能级跃迁到低能级并发射一个光子，这一过程 称为受激辐射。与自发辐射不同，辐射一定要在外来光作用下发生 并发射一个与外来光子完全相同的光子。受激辐射光是相干光。受 激辐射光加上原来的外来光，使光在传播方向上光强得到放大。
激励（泵浦）：实现粒子数反转的过程。 具有亚稳态的原子结构，才能实现粒子数反转。 红宝石激光器（三能级系统）
E3
Baidu NhomakorabeaE2
E3 (10-8s)
E2
(10-3s)
E3
E2
h
E1
E1
E1
氦氖激光器（四能级系统）
E4
(10-8s) (10-3s)
E4
E3
E2 E1
E3
E2 E1
h
1.3 光学谐振腔
工作物质
全反射镜 谐振腔长度： 部分反射镜
Ln
2
(n 1,2,3, )
谐振腔的作用：
（1）维持光振荡，起到光放大作用。 （2）使激光产生极好的方向性。 （3）使激光的单色性好。
氦氖激光： 6328A
红宝石激光： 6943A 1.4 激光的特性 1、方向性好。 2、单色性好。 3、相干性好。 4、能量集中。
1.4 概括光学谐振腔的作用。
（1）维持光振荡（2）选择激光的方向性（3）提高激光的单色性。
1.5 何谓激光的纵模和横模?
由于激光器输出的每一个谐振频率的光，因其光强是沿纵
向（腔轴方向）分布的驻波场。一般激光器是多纵模输出，
如果采取措施，可以输出单纵模，大大提高激光色性。
激光在垂直于腔轴的横截面上形成的稳定的光强分布，
3、受激辐射过程：
h E2 E1
h
h h
E2
E1 受激辐射的特点结论：受激辐射产生的光子 与原来的光子具有完全相同的状态。 结论：受激辐射而得到的光是相干光。
1.2 激光的产生 1、粒子数反转
nk e
E2
Ek kT
N1 N 2
粒子数反转 E1
产生激光的必要条件：实现粒子数反转。
1.2 激光工作物质在热平衡情况下能否实现粒子数反转分布?怎样 能实现粒子数反转? 不能。在热平衡条件下，粒子数的分布服从玻耳兹曼分
布律，高能级的粒子数总小于低能级的粒子数。
借助于外界的激励能源（为电激励, 光激励, 化学激励等 能源），打破激活介质热平衡时的粒子数分布，使高能级的 粒子数大于低能级的粒子数。这种激活介质要具有合适的能 级结构。 1.3 激光器有哪几个基本组成部分? 激光器一般有三个基本组成部分： (1) 激活介质(2) 激励能源(3) 光学谐振
思考题：
1.1 自发辐射与受激辐射比较有哪些不同？ 粒子自发地从高能级跃迁到低能级，同时发出一个光子，这 一过程叫做自发辐射。 若处在高能级的粒子，在一个能量等于两能级之差（E2-E1） 的光子作用下，从高能级跃迁到低能级并发射一个光子，这一过程 称为受激辐射。与自发辐射不同，辐射一定要在外来光作用下发生 并发射一个与外来光子完全相同的光子。受激辐射光是相干光。受 激辐射光加上原来的外来光，使光在传播方向上光强得到放大。
激励（泵浦）：实现粒子数反转的过程。 具有亚稳态的原子结构，才能实现粒子数反转。 红宝石激光器（三能级系统）
E3
Baidu NhomakorabeaE2
E3 (10-8s)
E2
(10-3s)
E3
E2
h
E1
E1
E1
氦氖激光器（四能级系统）
E4
(10-8s) (10-3s)
E4
E3
E2 E1
E3
E2 E1
h
1.3 光学谐振腔
工作物质