激光器的工作基本知识
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、单色、相干的光束的装置，具有广泛的应用领域，包括医疗、通信、制造业等。
本文将详细介绍激光器的工作原理以及一些常见的应用。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理基于激光放大的过程，主要包括以下几个步骤：1. 激发能级：激光器内部包含一个激发介质，如气体、晶体或半导体。
通过外部能源的输入，激发介质的原子或分子从低能级跃迁到高能级。
2. 反转粒子分布：在激发介质中，原子或分子会在高能级停留一段时间，形成反转粒子分布。
这种反转分布使得有更多的粒子处于高能级，而少数粒子处于低能级。
3. 光子的产生：当一个处于高能级的粒子返回到低能级时，会释放出一个光子。
这个光子与其他处于低能级的粒子碰撞，使得它们也返回低能级并释放出光子。
这个过程会引起光子的级联放大，从而产生一个强大的光束。
4. 光反馈：在激光器内部，有一个光学反馈装置，如反射镜。
这个装置能够将部分光子反射回激光介质，使得光子在介质中来回传播，增强级联放大的效果。
5. 输出光束：最终，通过一个输出窗口，激光器将强大的光束输出到外部环境中。
这个输出光束具有高度聚焦、单色、相干的特点。
二、激光器的应用1. 医疗领域：激光器在医疗领域有广泛的应用，如激光手术、激光治疗和激光诊断。
激光手术可以用于眼科手术、皮肤整形和癌症治疗等。
激光治疗可以用于减轻疼痛、促进伤口愈合和改善血液循环等。
激光诊断可以用于病理学研究、药物分析和疾病检测等。
2. 通信领域：激光器在光纤通信中起着重要作用。
激光器产生的单色、相干光束可以被光纤传输，实现高速、远距离的数据传输。
激光器还可以用于光纤传感，如温度、压力和应变的测量。
3. 制造业：激光器在制造业中有广泛的应用，如激光切割、激光焊接和激光打标。
激光切割可以用于金属、塑料和纺织品等材料的切割。
激光焊接可以用于汽车制造、电子设备制造和航空航天等行业。
激光打标可以用于产品标识、二维码和条形码的刻印。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用引言概述：激光器是一种利用激光原理产生并放大一束高度聚焦的光束的装置。
它的工作原理基于电子的激发和辐射过程。
激光器在众多领域中有着广泛的应用，包括医疗、通信、制造等。
本文将详细介绍激光器的工作原理及其在不同领域的应用。
一、激光器的工作原理1.1 激光的产生激光的产生是通过受激辐射的过程实现的。
当外界能量作用于激活物质（如激光介质）时，激活物质中的电子被激发到高能级，形成一个激发态。
当这些激发态的电子回到基态时，会释放出能量，产生光子。
这些光子经过放大和反射，最终形成一束高度聚焦的激光。
1.2 激光的放大激光的放大是通过激光介质中的光子与受激辐射的过程实现的。
在激光介质中，光子与激发态的电子发生相互作用，导致更多的电子从低能级跃迁到高能级。
这样，激发态的电子数量增加，从而产生更多的光子。
这个过程通过在激光介质中反复反射光子来实现，从而放大激光的强度。
1.3 激光的聚焦激光的聚焦是通过激光器中的光学元件实现的。
光学元件，如凸透镜或反射镜，可以改变激光光束的传播方向和聚焦程度。
通过调整这些光学元件的位置和形状，可以将激光束聚焦到非常小的尺寸，从而实现高度聚焦的激光束。
二、激光器在医疗领域的应用2.1 激光手术激光器在医疗领域中被广泛应用于各种手术操作，如激光眼科手术、激光皮肤修复等。
激光手术具有创伤小、恢复快的优势，可以精确地切割组织或疾病部位，减少手术风险。
2.2 激光治疗激光器还可以用于治疗一些疾病，如激光治疗癌症、激光治疗静脉曲张等。
激光的高能量可以破坏癌细胞或静脉曲张血管，从而达到治疗的效果。
2.3 激光诊断激光器还可以用于医学诊断，如激光扫描显微镜、激光断层扫描等。
激光的高分辨率和高灵敏度可以帮助医生观察和诊断微小的组织结构或病变。
三、激光器在通信领域的应用3.1 光纤通信激光器在光纤通信中扮演着重要的角色。
激光器产生的高度聚焦的激光束可以通过光纤传输信息，实现高速、远距离的通信。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高强度、高单色性、高方向性的会萃光束的装置。
它的工作原理基于激光放大的过程，通过激发介质中的原子或者份子使其处于激发态，然后通过受激辐射的过程使其从激发态跃迁到基态，从而释放出一束具有高度相干性和定向性的光。
激光器的工作原理可以分为四个基本步骤：激发、放大、反馈和输出。
首先，通过外部能量源（如电流、光或者化学反应）对激光介质进行激发，使其处于激发态。
然后，在激发态的原子或者份子中，通过受激辐射的过程，一个光子与一个激发态的原子或者份子相互作用，从而使其跃迁到低能级，同时释放出一个与受激辐射光子具有相同频率、相位和方向的光子。
这个过程会引起光的放大，即光子的数量增加。
接下来，通过一个反馈机制，将一部份放大的光重新注入激光介质中，使其进一步受到激发和放大。
最后，通过输出耦合装置，将放大的光束从激光器中输出。
激光器的应用非常广泛，涵盖了许多领域。
以下是一些常见的激光器应用：1. 切割与焊接：激光器可以通过高能量密度的光束在金属、塑料、纸张等材料上进行切割和焊接。
其高度集中的能量使得切割和焊接的过程更加精确和高效。
2. 刻蚀与雕刻：激光器可以通过控制光束的强度和聚焦度，在材料表面产生弱小的化学或者物理变化，从而实现刻蚀和雕刻的效果。
这在创造业、艺术品制作等领域有着广泛的应用。
3. 医疗与美容：激光器在医疗和美容领域有着重要的应用。
例如，激光手术可以用于眼科手术、皮肤病治疗和减少皱纹等。
激光器的高度聚焦和可控性使得医生可以精确地处理问题区域，减少对周围组织的伤害。
4. 通信与传输：激光器在光纤通信中起着关键作用。
激光器产生的高度聚焦的光束可以通过光纤进行传输，并在接收端重新转换为电信号。
这种光纤通信系统具有高速、大容量和低损耗的特点，广泛应用于现代通信领域。
5. 科学研究：激光器在科学研究中扮演着重要的角色。
例如，激光器可以用于原子物理学、量子光学、光谱学等领域的实验。
激光器的基本参数和基础知识
激光器的基本参数和基础知识激光器是一种产生和放大一束高度聚焦的光束的装置，它利用特殊的光学放大器将输入的光线转化为一束具有高度相干性和高度单色性的激光光束。
以下是激光器的一些基本参数和基础知识：1. 激光器的波长（Wavelength）：激光器产生的激光光束的波长是决定其光学特性的重要参数。
不同波长的激光器在光的传播、吸收和散射方面有着不同的特性。
2. 输出功率（Output Power）：激光器的输出功率是指激光器在单位时间内向外辐射的光能量。
输出功率的大小可以影响到激光器在实际应用中的效果和使用范围。
3. 光束质量（Beam Quality）：光束质量是激光器输出光束的空间属性的度量，它决定了光束的聚焦能力和光学深度。
光束质量越高，光束越接近理想光束，具有更好的聚焦和穿透能力。
4. 脉冲宽度（Pulse Width）：对于脉冲激光器而言，脉冲宽度是指激光脉冲的持续时间。
脉冲宽度的长短对于一些应用领域，如精密切割、医疗器械等，有着重要的影响。
5. 光学阻尼器（Optical Attenuator）：光学阻尼器是用于调节和控制激光光束强度的光学装置，通过调整光损耗或反射来控制光强。
6. 光束扩散角（Divergence Angle）：光束扩散角是指光束的发散性，即光束离开激光器时的束腰大小和形状。
光束扩散角可以描述激光器在空间中的传播特性。
7. 频率稳定性（Frequency Stability）：激光器的频率稳定性是指激光器的输出频率在一定时间范围内的稳定性。
频率稳定性越高，激光器的输出频率在长时间应用中的波动越小。
8. 工作温度范围（Operating Temperature Range）：激光器的工作温度范围是指激光器可以正常工作的温度范围。
对于一些特殊环境下的应用，工作温度范围的宽窄对激光器的使用有着重要的影响。
1.激光的产生原理：激光器内部通过激发材料（例如气体、固体或半导体）来产生激光。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高强度、高单色性、高方向性的光束的装置。
它的工作原理基于光的受激辐射过程，通过光的放大和反射来产生激光。
激光器在科学研究、医疗、通信、材料加工等领域有着广泛的应用。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 激发：激光器中通常使用激发源，如电流、光、化学反应等，来激发激光介质中的原子或分子。
激发源的能量会导致部分原子或分子跃迁到高能级。
2. 反射：激光介质中的原子或分子在高能级上停留的时间很短，会迅速跃迁到低能级。
在这个过程中，原子或分子会发射出一个光子，光子的能量与原子或分子跃迁的能级差有关。
3. 放大：发射出的光子在激光介质中被反射、折射和吸收，其中一部分光子被吸收并使激光介质中的更多原子或分子跃迁到高能级。
这样，光子的数目会逐渐增加，形成光子的放大效应。
4. 反馈：在激光器中，有一个光学腔用于反射光子。
光子在腔内来回反射，与激光介质中的原子或分子相互作用，从而增强光子的放大效应。
5. 输出：当光子的数目达到一定的阈值时，就会发生光的放大和放射，从而形成激光束。
激光束通过一个输出镜逃逸出激光器，成为可用的激光光束。
二、激光器的应用1. 科学研究：激光器在科学研究中有着广泛的应用。
例如，激光器可以用于光谱分析、原子物理实验、量子光学研究等。
激光器的高单色性和高方向性使得科学家能够更精确地测量和研究光的性质。
2. 医疗：激光器在医疗领域有着重要的应用。
例如，激光手术可以用于眼科手术、皮肤整形、癌症治疗等。
激光手术具有创伤小、恢复快、准确性高等优点。
3. 通信：激光器在光通信中起到了关键的作用。
激光器可以产生高纯度的光信号，通过光纤传输信号，实现高速、远距离的通信。
激光器的应用使得光纤通信得到了极大的发展。
4. 材料加工：激光器在材料加工中有着广泛的应用。
例如，激光切割可以用于金属、塑料、玻璃等材料的切割。
激光焊接可以用于金属的焊接和精密零件的组装。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用引言概述：激光器是一种能够产生高强度、高单色性和高直线度的光束的装置。
它的工作原理基于光的受激辐射，通过激活激光介质中的原子或者份子使其产生光子，然后通过光学共振腔放大和反射，最终形成一束高度聚焦的激光光束。
激光器的应用广泛，包括科学研究、医疗、通信、材料加工等领域。
一、激光器的工作原理1.1 激活激光介质激光介质可以是固体、液体或者气体。
通过光或者电的激活，激活激光介质中的原子或者份子，使其处于激发态。
1.2 受激辐射激活激光介质中的原子或者份子会发生受激辐射现象，即一个光子与一个激发态的原子或者份子相互作用，激发态的原子或者份子会释放出与激发光子相同的频率、相同相位和相同方向的光子。
1.3 光学共振腔放大和反射激光光子在光学共振腔中来回反射，经过放大和反射，形成高度聚焦的激光光束。
二、激光器的应用领域2.1 科学研究激光器在科学研究中有着广泛的应用，例如激光光谱学、激光干涉仪等。
激光器的高单色性和高直线度使其在科学实验中能够提供精确的测量和分析工具。
2.2 医疗激光器在医疗领域的应用包括激光手术、激光治疗和激光诊断等。
激光手术能够实现创伤更小、恢复更快的手术方式；激光治疗可以用于皮肤病、白内障等疾病的治疗；激光诊断则能够提供高分辨率的图象，匡助医生进行准确的诊断。
2.3 通信激光器在通信领域中被广泛应用于光纤通信系统。
激光器能够产生高强度的光束，并且可以通过光纤进行传输，从而实现高速、长距离的数据传输。
三、激光器的材料加工应用3.1 激光切割激光器通过高能量的激光束对材料进行切割。
激光切割可以实现高精度、高速度的切割过程，广泛应用于金属、塑料、纸张等材料的加工。
3.2 激光焊接激光器通过高能量的激光束将材料的表面熔化并连接在一起。
激光焊接具有高精度、低热影响区和无需接触等优点，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。
3.3 激光打标激光器通过对材料表面进行脱色、脱漆或者氧化等处理，实现对材料进行标记。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种产生和放大激光光束的装置，它利用受激辐射原理将能量转化为高度聚焦的光束。
激光器的工作原理涉及能级跃迁、受激辐射和光放大等过程。
激光器广泛应用于科学研究、医疗、通信、材料加工、测量和军事等领域。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理基于能级跃迁和受激辐射过程。
它包括以下基本组件：激发源、增益介质、光反射镜和输出耦合镜。
1. 激发源：激发源提供能量来激发增益介质中的原子或分子，使其处于激发态。
常用的激发源包括电子束、光束、放电、化学反应等。
2. 增益介质：增益介质是激光器中的活性物质，它能够吸收能量并在受激辐射过程中放出激光光子。
常见的增益介质有气体（如二氧化碳、氦氖）、固体（如Nd:YAG晶体）和半导体（如激光二极管）。
3. 光反射镜：光反射镜是激光器中的一面镜子，它具有高反射率，可以将激光光束反射回增益介质中，形成光反馈，促进受激辐射过程。
4. 输出耦合镜：输出耦合镜是激光器中的另一面镜子，它具有一定的透过率，使一部分光束能够透过，形成激光输出。
激光器的工作过程如下：1. 激发源向增益介质提供能量，使其原子或分子处于激发态。
2. 受激辐射过程：当一个激发态的原子或分子遇到一个具有相同能级的自由态原子或分子时，它会通过受激辐射的过程将能量传递给自由态的原子或分子。
这个过程会导致自由态原子或分子跃迁到一个较高的能级，并放出一个与受激辐射前的光子具有相同频率、相同相位和相同方向的光子。
3. 光放大过程：通过光反射镜的反射，激光光束在增益介质中来回反射，不断受到受激辐射的影响，导致光子数目逐渐增加，形成光放大。
4. 激光输出：一部分光束通过输出耦合镜透过，形成激光输出。
二、激光器的应用激光器具有高度聚焦、单色性好、方向性强、能量密度高等特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
1. 科学研究：激光器在科学研究中起到了重要的作用。
例如，激光器被用于精确测量、光谱分析、光学显微镜、光学实验等领域。
激光器的基本工作原理
激光器的基本工作原理激光器是一种能产生高度相干、单色、高亮度的激光光束的装置。
激光器的基本工作原理可以分为三个步骤：增益介质激发、光放大和反馈。
首先，激光器的工作需要一个具有特殊能级结构的增益介质。
一般来说，固体激光器常用的增益介质是晶体，液体激光器常用的增益介质是染料溶液，气体激光器常用的增益介质是稀有气体混合物。
这些增益介质中，原子或分子的电子由低能级跃迁到高能级时会吸收外界的能量，使得电子在高能级积累。
当有足够多的电子积累在高能级上时，就可以进入激光器的第二个步骤。
第二步骤是光放大。
增益介质中积累的高能级电子会自发地跃迁回低能级，放出能量。
如果将增益介质置于两个平行的反射镜之间，其中一个镜子是部分透明的，光子就会在两个镜子之间多次往返。
当光子经过增益介质时，会与高能级电子相互作用，使得电子从高能级跃迁到低能级，放出能量。
这些能量会在光子的反射中得到增强，使得原本弱小的光信号得以放大。
反射镜的存在保证了光子与高能级电子频繁相互作用，从而增强了光的强度。
第三步骤是反馈。
在增益介质的两端设置反射镜，其中一个镜子是完全反射的，另一个是部分透明的。
在激光器工作时，放大的光子在两个反射镜之间来回反射。
只有当光子与高能级电子相互作用时，才能够从增益介质中得到反馈加强，从而击穿上限，形成激光光束。
这个过程是自持拉锁过程，也就是说，无需外部刺激，只要增益介质中有足够的电子积累在高能级，激光器就能自发地工作。
总结起来，激光器的基本工作原理包括增益介质激发、光放大和反馈。
增益介质吸收能量，使得电子在高能级积累。
然后，这些能级的电子自发地跃迁回低能级，放出能量，经过多次反射和放大后形成激光光束。
反馈机制保证了光子与高能级电子频繁相互作用，从而增加光的强度。
这些工作原理的结合使得激光器成为一种非常重要的光学工具和应用装置。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、单色、相干和高能量的光束的装置。
它的工作原理基于光的受激辐射过程，通过在激光介质中产生受激辐射，使得光子得以放大并产生激光。
激光器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 激发：激光器中的激发源（如电流、光或化学反应等）向激光介质中输入能量，使其处于激发态。
2. 受激辐射：当激光介质中的原子或分子处于激发态时，它们会受到外界的一个光子刺激，从而跃迁到一个较低的能级，并释放出与刺激光子相同频率和相位的光子。
3. 反射：在激光介质两端设置反射镜，使得光子在介质中来回多次反射，增加光子数目和能量。
4. 放大：由于反射镜的存在，光子在介质中来回反射时会逐渐受到受激辐射过程的放大，从而形成激光。
5. 输出：当激光放大到一定程度时，其中一端的反射镜会被设计成半透明镜，使得部分光子能够通过该镜逸出，形成激光输出。
激光器的应用非常广泛，以下是一些常见的应用领域：1. 切割和焊接：激光器的高能量和聚焦性能使其在金属切割和焊接领域得到广泛应用。
激光切割可以精确切割各种材料，而激光焊接可以实现高效、精确的焊接过程。
2. 医疗领域：激光器在医疗领域有多种应用，如激光手术、激光治疗、激光美容等。
激光手术可以精确切割组织，减少出血和伤口，提高手术效果。
激光治疗可以用于疾病的诊断和治疗，如激光眼科手术、激光皮肤治疗等。
3. 通信和信息技术：激光器在光通信和信息技术领域有重要应用。
激光器可以产生高速、稳定的光信号，用于光纤通信、激光打印、激光显示等。
4. 科学研究：激光器在科学研究中起到了重要的作用。
激光器可以用于光谱分析、光学显微镜、激光干涉仪等实验装置，帮助科学家们研究和理解光的性质和物质的结构。
5. 激光雷达：激光雷达利用激光器发射出的激光束来测量目标物体的距离、速度和方向。
激光雷达在测距、制导导航、环境监测等领域有着广泛的应用。
6. 激光制造：激光器在制造业中有着重要的应用，如激光打标、激光刻蚀、激光打孔等。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、高亮度、单色、相干性极强的光束的装置。
它的工作原理基于激光的放大过程，通过激发原子或者份子的能级跃迁来实现。
1. 工作原理激光器的工作原理主要包括以下几个步骤：激发、放大、反射和输出。
首先，通过能量输入的方式（如电子激发、光或者化学反应等），将激光介质中的原子或者份子激发到高能级。
这个过程可以通过光泵浦、电子束激发、化学反应等方式实现。
接下来，激发态的原子或者份子在经过一系列的非辐射跃迁后，会回到基态，并释放出光子。
这些光子会与其他激发态的原子或者份子发生受激辐射，产生更多的光子。
这个过程称为光放大。
然后，放大后的光经过光学谐振腔的反射，使光在谐振腔内来回多次反射，增强光的能量和相干性。
最后，经过一系列的光学元件（如输出镜、偏振器等）的处理，将激光束输出为一束高度聚焦、单色、相干性极强的光。
2. 应用领域激光器由于其独特的光学性质和精确的控制能力，在许多领域中得到广泛应用。
2.1 创造业激光器在创造业中有着广泛的应用。
例如，激光切割可以用于金属板材、塑料、纺织品等材料的切割，具有高效、精确、无接触等优点。
激光焊接可以用于汽车、航空航天、电子等行业的焊接，具有焊缝小、热影响区小、焊接速度快等优势。
激光打标可以用于产品标识、二维码、防伪标识等方面。
2.2 医疗领域激光器在医疗领域中有着广泛的应用。
例如，激光手术可以用于眼科手术、皮肤整形、癌症治疗等。
激光治疗可以用于减轻疼痛、促进伤口愈合、去除皮肤病变等。
激光诊断可以用于医学成像、激光扫描等方面。
2.3 通信领域激光器在通信领域中有着重要的应用。
激光器可以作为光纤通信系统中的光源，通过光的调制和解调来实现信息的传输。
激光器的单色性和相干性使得光信号能够在光纤中传输更远距离，并且具有更高的传输速率。
2.4 科学研究激光器在科学研究中有着广泛的应用。
例如，激光干涉仪可以用于测量长度、表面形貌等。
激光光谱仪可以用于分析物质的组成和结构。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种产生和放大激光光束的设备，其工作原理基于受激辐射的过程。
激光器通常由激光介质、能量泵浦源和光学腔体组成。
激光介质是产生激光光束的关键部分，常见的激光介质包括气体、固体和半导体。
激光器的工作过程可以简单描述为以下几个步骤：1. 能量泵浦源向激光介质提供能量，使其处于激发态。
2. 激光介质中的激发态粒子通过受激辐射过程，发射出一束光子。
3. 发射出的光子经过光学腔体的反射，不断进行多次来回反射，同时被不断放大。
4. 最终，通过光学腔体的一个开放口，产生一束高度聚焦、相干性极高的激光光束。
激光器的应用非常广泛，涵盖了多个领域。
以下是一些常见的激光器应用：1. 切割和焊接：激光器的高能量密度和可控性使其成为切割和焊接材料的理想工具。
激光切割和焊接广泛应用于金属加工、汽车制造、电子设备生产等领域。
2. 医疗美容：激光器在医疗美容领域有着广泛的应用，例如激光去除色素斑、激光脱毛、激光祛痘等。
激光器可以精确地瞄准治疗区域，减少对周围组织的损伤。
3. 激光雷达：激光雷达利用激光器发射的激光束来测量目标物体的距离和速度。
激光雷达广泛应用于自动驾驶汽车、航空航天、测绘等领域。
4. 光纤通信：激光器在光纤通信中起到了关键作用。
激光光束可以通过光纤传输大量的信息，实现高速、远距离的通信。
5. 科学研究：激光器在科学研究中被广泛使用，例如光谱分析、原子物理实验、激光干涉等。
激光器的高度聚焦性和高能量密度使其成为研究微小尺度和高能量过程的重要工具。
6. 激光打印：激光打印技术利用激光束照射打印介质，通过控制激光的位置和强度，实现文字、图像的打印。
激光打印广泛应用于办公、出版、制图等领域。
总结起来，激光器是一种利用受激辐射过程产生和放大激光光束的设备。
激光器具有高度聚焦、相干性好、能量密度高等特点，因此在切割焊接、医疗美容、激光雷达、光纤通信、科学研究和激光打印等多个领域得到广泛应用。
随着技术的不断发展，激光器的应用领域还将不断扩大，为人们的生活和科学研究带来更多的便利和突破。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、单色、相干光束的装置，其工作原理基于激光的受激辐射过程。
激光器广泛应用于科学研究、医疗、通信、制造业等领域。
本文将详细介绍激光器的工作原理以及其在不同领域的应用。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理基于激光的受激辐射过程，该过程包括三个基本要素：激发源、工作物质和光学腔。
1. 激发源：激发源是激光器中产生激发能量的部分。
常见的激发源包括闪光灯、半导体激光二极管、化学反应等。
激发源能够将能量输送到工作物质中，使其处于激发态。
2. 工作物质：工作物质是激光器中产生激光的介质。
常见的工作物质有气体（如二氧化碳、氦氖）、固体（如Nd:YAG晶体）和半导体材料等。
工作物质处于激发态时，其原子或分子之间的能级结构发生变化，形成能级间的粒子聚集。
3. 光学腔：光学腔是激光器中光线的传输通道。
光学腔由两个反射镜构成，其中一个是半透明的，称为输出镜。
当激发源激发工作物质时，工作物质中的粒子会通过受激辐射过程发射出光子。
这些光子在光学腔中来回反射，逐渐增强，形成激光束。
最后，一部分光子通过输出镜逸出，形成激光输出。
二、激光器的应用激光器由于其独特的特性，在各个领域都有广泛的应用。
以下将介绍激光器在科学研究、医疗、通信和制造业等领域的应用。
1. 科学研究：激光器在科学研究中发挥着重要的作用。
例如，激光器被用于原子物理学研究中的光谱分析，通过测量物质发射或吸收的特定波长的光谱线，可以了解物质的性质和组成。
此外，激光器还被应用于等离子体物理学、光学相干断层扫描（OCT）等领域。
2. 医疗：激光器在医疗领域有广泛的应用。
例如，激光手术技术被广泛应用于眼科手术，如近视手术和白内障手术。
激光器的高度聚焦能力可以精确切割组织，减少手术创伤。
此外，激光器还可用于皮肤美容、激光治疗、激光疗法等。
3. 通信：激光器在通信领域的应用主要体现在光纤通信技术中。
激光器产生的激光光束可以通过光纤进行传输，实现高速、大容量的信息传输。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高强度、高单色性、高方向性的激光光束的装置。
它的工作原理是通过光的受激辐射过程来实现的。
激光器的应用非常广泛，涵盖了科研、医疗、通信、材料加工等多个领域。
本文将详细介绍激光器的工作原理及其在不同领域的应用。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理主要包括激发过程、受激辐射过程和光放大过程。
1. 激发过程激光器通常通过外部能量源对工作物质进行激发，使其处于激发态。
常用的激发方式有光激发、电子束激发和化学激发等。
其中，光激发是最常见的方式，它利用外界光源的能量来激发工作物质。
2. 受激辐射过程当工作物质处于激发态时，它会受到外界的激励，从而产生受激辐射。
这种辐射具有特定的频率和相位，与激发辐射的光子具有相同的频率和相位。
这样的辐射过程被称为受激辐射过程。
3. 光放大过程受激辐射过程会引起工作物质中更多原子或分子的激发，从而形成光子的放大效应。
这样，原本弱的光信号就可以在激光器中得到放大，形成高强度的激光光束。
二、激光器的应用1. 科研领域激光器在科学研究中起着重要的作用。
例如，在物理学中，激光器可以用于精确测量光速、光子能量等物理量；在化学研究中，激光器可以用于分析化学反应的速率和路径等；在生物学中，激光器可以用于细胞成像、蛋白质结构研究等。
2. 医疗领域激光器在医疗领域有广泛的应用。
例如，在激光治疗中，激光器可以用于切割、焊接和热疗等治疗方式；在激光手术中，激光器可以用于眼科手术、皮肤手术等；在激光美容中，激光器可以用于去除色素斑、减少皱纹等。
3. 通信领域激光器在光通信中扮演着重要的角色。
激光器可以产生高强度的光信号，用于传输数据和信息。
例如，在光纤通信中，激光器可以将电信号转换为光信号，通过光纤传输数据；在卫星通信中，激光器可以产生高功率的激光光束，用于与地面站进行通信。
4. 材料加工领域激光器在材料加工中有广泛的应用。
例如，在激光切割中，激光器可以通过高能量的光束将材料切割成所需形状；在激光焊接中，激光器可以通过高温的光束将材料焊接在一起；在激光打标中，激光器可以通过激光束在材料表面进行打印和标记。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、单色、相干光束的设备，它的工作原理基于受激辐射的过程。
激光器的应用广泛，包括科学研究、医疗、通信、材料加工等领域。
本文将详细介绍激光器的工作原理以及主要应用。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理基于受激辐射的过程。
在激光器中，有一个激活介质，它能够吸收能量并将其转化为光子。
当激活介质受到外部能量的激发时，它的电子会跃迁到一个高能级，形成激发态。
然后，通过受激辐射的过程，一个激发态的电子会被另一个光子激发，从而产生一个与激发光子具有相同频率和相位的新光子。
这个新光子与之前的光子具有相同的方向和相位，从而形成一个高度聚焦、单色、相干的光束。
激光器的核心部件是谐振腔，它由两个反射镜组成。
其中一个镜子是半透明的，允许一部分光线透过。
当光线在激光器内部来回反射时，它会与激活介质相互作用，从而放大光的强度。
当放大的光线达到一定阈值时，就会形成激光输出。
二、激光器的应用1. 科学研究领域激光器在科学研究领域具有广泛的应用。
例如，在物理学中，激光器被用于实现精确测量、光谱分析、原子物理实验等。
在化学研究中，激光器可以用于光化学反应的研究和分析。
此外，激光器还被应用于生物学、地质学等领域的研究，为科学家提供了强大的工具。
2. 医疗领域激光器在医疗领域有着广泛的应用。
例如，激光器可以用于眼科手术，如激光近视手术、激光白内障手术等，它能够精确地切割组织，减少手术风险和恢复时间。
此外，激光器还可以用于皮肤治疗，如去除疣、痣、纹身等，同时还可以用于激光美容，如皮肤紧致、皱纹消除等。
3. 通信领域激光器在光纤通信中起着关键作用。
光纤通信是一种高速、高带宽、低损耗的通信方式，激光器作为光源，能够将信息转化为光信号，并通过光纤传输。
激光器的单色性和相干性使得光信号能够在长距离传输中保持较低的损耗和失真。
激光器的应用使得光纤通信能够实现高速宽带的数据传输，广泛应用于互联网、电信等领域。
激光器的基本工作原理
激光器的基本工作原理
激光器的基本工作原理
激光器是一种能够产生能量高、能量沉积在时间和空间上很密集的精确光束的特殊光源。
其基本原理主要是通过使用一个有序的分子或原子所释放的光子，来产生空间上和时间上十分精确的光束，这种能量和精度的特殊光束可以有效的实现激光器的功能。
激光器的工作原理主要是通过激发原子原子或分子的能量维持
在一定的水平。
当一个有序的原子或分子被激发到一定的能量时，其光子会以一种精确的方向释放出去，而这些释放出来的光子具有一致的波长，色温和方向，且具有大量的能量。
激光器的工作原理可以分为三个过程：激光器激发、激光光谱和激光输出。
首先，激光器会激发原子或分子，使其能量达到一定的水平。
然后，激光器会利用原子或分子所释放的光子，来实现激光光谱分析，使其具有一致的波长、色温和方向，进而达到激光输出的目的。
最后，激光器会利用原子或分子所释放的大量的能量，来输出高能量和精确的光束，从而实现激光器的功能。
通过以上叙述，可以看出激光器的工作原理是先通过激发原子或分子来将其能量达到一定水平，然后利用原子或分子所释放的光子精确的实现光谱分析，再利用光子的大量能量输出高能量和精确的光束，实现激光器各种功能。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、单色、相干的光束的装置，具有广泛的应用领域，包括医学、通信、材料加工等。
本文将详细介绍激光器的工作原理以及其在不同领域的应用。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理基于激光的产生和放大。
激光的产生是通过激发介质中的原子或者份子使其处于激发态，然后通过受激辐射产生的光子引起其他原子或者份子跃迁到较低能级，从而形成光子的连锁反应。
激光的放大是通过将激光束通过光学谐振腔多次来回反射，使光子数目不断增加，从而增强激光的强度。
激光器的工作原理可以分为四个基本步骤：激发、放大、选择和输出。
首先，通过外部能量源（如电流、光束或者化学反应）对激光介质进行激发，使其处于激发态。
然后，激发的原子或者份子通过受激辐射产生的光子引起其他原子或者份子跃迁到较低能级，从而形成光子的连锁反应。
接下来，激光束通过光学谐振腔多次来回反射，使光子数目不断增加，从而增强激光的强度。
最后，通过选择性反射镜，只允许特定波长的光通过，形成单色的激光输出。
二、激光器的应用激光器具有许多重要的应用，以下将介绍几个典型的应用领域。
1. 医学应用激光器在医学领域有广泛的应用，包括激光手术、激光治疗和激光诊断等。
激光手术利用激光的高度聚焦性和高能量密度，对组织进行切割、烧灼或者蒸发。
激光治疗则利用激光的生物刺激作用，促进组织的修复和再生。
激光诊断则利用激光的单色性和相干性，对组织进行成像和检测。
2. 通信应用激光器在光通信领域有重要的应用。
激光器可以产生高强度、窄带宽的光束，用于传输信息。
激光器的单色性和相干性使得光信号可以在光纤中传输较长的距离，同时可以通过光纤的调制来实现光信号的调制和解调。
3. 材料加工应用激光器在材料加工领域有广泛的应用，包括切割、焊接、打孔和表面处理等。
激光器的高能量密度和高度聚焦性使其可以对各种材料进行精确的加工。
激光切割可以在金属、塑料、木材等材料上进行，具有高精度和高效率的优点。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、高单色性、高亮度的光束的装置。
它的工作原理基于受激辐射的过程，通过激发介质中的原子或分子使其处于激发态，然后通过受激辐射产生的光子与其他激发态的原子或分子发生相互作用，从而产生一束具有特定频率、相位和方向的激光光束。
激光器的工作原理可以分为四个基本步骤：激发、受激辐射、光放大和光反馈。
首先，激发介质中的原子或分子通过能量输入（例如电流、光能或化学反应）被激发到一个高能级。
这个过程可以通过各种方式实现，例如电子激发、光激发或离子激发。
其次，当激发态的原子或分子与一个已经处于激发态的原子或分子发生碰撞时，它们之间可能发生能量交换。
这个过程称为受激辐射，激发态的原子或分子通过受激辐射产生与已激发原子或分子相同频率、相位和方向的光子。
这个过程可以通过光子-光子相互作用或者光子-原子相互作用来实现。
然后，这些产生的光子经过光放大的过程，通过与其他处于激发态的原子或分子发生受激辐射的相互作用，光子的数量得到增加，从而形成一个高亮度的激光光束。
最后，为了保持激光的放大和输出，需要在激光器中引入光反馈机制。
光反馈可以通过光学共振腔或者光纤等方式实现，它能够将一部分激光光束反射回激光器内部，与处于激发态的原子或分子发生受激辐射，从而维持激光的放大和输出。
激光器的应用非常广泛，涵盖了许多领域。
以下是一些常见的激光器应用：1. 切割和焊接：激光器的高能量密度和聚焦能力使其成为理想的切割和焊接工具。
它可以用于金属、塑料、纸张等材料的切割和焊接，具有高精度和高效率的特点。
2. 激光医学：激光器在医学领域有广泛的应用，例如激光手术、激光治疗和激光诊断。
激光手术可以用于眼科手术、皮肤手术和整形手术等，具有创伤小、恢复快的优势。
激光治疗可以用于癌症治疗、皮肤治疗和牙齿美白等。
激光诊断可以用于眼科检查、血液检测和皮肤病诊断等。
3. 激光测距：激光测距是一种利用激光器测量目标距离的技术。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器（Laser）是一种能够产生高度聚焦、高能量、单色、相干性极高的光束的装置。
它的工作原理基于光的受激辐射过程，通过激发处于激发态的原子或分子，使其发射出一束与入射光同频率、相干性高的光。
激光器的应用非常广泛，包括科学研究、医疗、通信、材料加工等领域。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理可以分为三个步骤：激发、放大和获得激光输出。
1. 激发：激光器中的激发介质（如气体、固体或液体）通过能量输入（电流、光、化学反应等）被激发到激发态。
这个过程中，激发介质的原子或分子吸收能量，电子跃迁到高能级。
2. 放大：激发态的原子或分子通过受激辐射过程，发射出与入射光同频率、同相位、同方向的光子。
这些发射出的光子与入射光子相互作用，使得光子数目逐渐增多，光强增强，形成放大的光束。
3. 获得激光输出：当光强达到一定程度时，就能够产生激光输出。
通过在激光器中设置光学谐振腔，使得激光在光学谐振腔中来回反射，增强光的相干性和单色性。
最终，一束高度聚焦、高能量、相干性极高的激光束从激光器中输出。
二、激光器的应用1. 科学研究：激光器在科学研究中发挥着重要作用。
例如，激光器被用于物质结构分析、原子与分子光谱学、量子光学等领域。
激光器的单色性和相干性使得它成为研究微观世界的重要工具。
2. 医疗：激光器在医疗领域有广泛的应用。
例如，激光手术被用于眼科手术、皮肤整形、牙科手术等。
激光切割和激光消融技术能够精确控制病变组织的切割和破坏，减少对周围正常组织的伤害。
3. 通信：激光器在光通信中起到了关键作用。
激光器产生的单色、相干性高的光束能够传输更远的距离，并且能够通过光纤进行高速数据传输。
激光器的应用使得光通信具有更高的带宽和更低的信号衰减。
4. 材料加工：激光器被广泛应用于材料加工领域。
激光切割、激光焊接、激光打标等技术能够实现高精度、高效率的材料加工。
激光器的高能量密度和可控性使得它成为材料加工的重要工具。
激光器工作原理
激光器工作原理激光器是一种能产生高强度、高单色性的激光光束的设备。
其工作原理基于光的受激辐射现象和光的放大效应。
激光器的工作原理可以分为四个基本步骤：激发、受激辐射、放大和使能。
激发是激光器工作的第一步。
当激光器中的活性介质受到能量供给时，其原子和分子将被激发到一个较高的能级。
这种能量供给可以是电能、光能或化学反应等。
激发能量的传递将使得激光器中的原子或分子达到一个高度激发态。
在激发态，活性介质内的原子或分子将倾向于回到较低能级，并且会以光的形式释放出能量。
这个过程被称为受激辐射，它是产生激光光束的关键步骤。
受激辐射要求受激态的原子或分子同时与一个已经处于较高能级的辐射场相互作用。
这样的辐射场可以在激光器中通过外部光源或者同一种活性介质中的其它原子或分子的受激辐射来提供。
受激辐射释放出的光能不断积累，从而产生一个日益增强的光信号。
然而，光信号还不足以产生一束激光光束，因为光信号在激光器中会发生自然扩散。
因此，激光器中引入了光的放大过程来增强光信号。
放大需要一个能够将光能量集中在一起并提供正反馈的介质。
这样的介质被称为激光增益介质。
在激光器中，激光增益介质被置于两个反射镜之间。
当光信号通过激光增益介质时，它们会与原子或分子相互作用并发生受激辐射，从而放大光信号。
反射镜使放大的光信号在增益介质中来回传播，积累能量并进行放大。
其中一个反射镜是半透明的，允许一小部分光信号通过，这样就形成了出射的激光光束。
最后，激光器通过使能来启动激光工作。
使能是一个外部的能量来源，它提供了激发所需的能量。
使能可以是电能或光能，具体取决于激光器中使用的能源。
激光器需要持续供能才能维持工作状态，否则激光信号将会被逐渐耗尽。
总的来说，激光器是通过激发、受激辐射、放大和使能这四个基本步骤来产生激光光束的。
激光器的工作原理使其在许多应用领域得到广泛应用，如激光切割、激光打标、激光医疗等。
随着技术的发展，激光器的性能不断提高，为各种领域的研究和应用提供了更多可能性。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种产生和放大激光光束的装置，它基于激光的工作原理，通过激发原子或分子的能级跃迁来产生激光光束。
激光器在科学研究、医疗、通信、材料加工等领域具有广泛的应用。
一、激光器的工作原理激光器的工作原理基于光的受激辐射效应和光的放大效应。
光的受激辐射效应是指当原子或分子处于高能级时，受到外界入射光子的刺激，会产生与入射光子具有相同频率、相同相位、相干的新光子。
光的放大效应是指通过在介质中反复多次激发受激辐射，将光能量不断放大。
激光器通常由三个主要组件组成：激发源、增益介质和光学腔。
激发源用于提供能量，激发增益介质中的原子或分子跃迁到高能级。
增益介质一般是某种激光活性物质，如气体、固体或液体。
光学腔是由两个反射镜构成的空腔，其中一个是半透明的，用于输出激光光束。
激光器的工作过程如下：1. 激发源提供能量，将增益介质中的原子或分子激发到高能级。
2. 激发的原子或分子经过受激辐射效应，产生与入射光子具有相同频率、相同相位、相干的新光子。
3. 新光子经过光学腔的反射，不断在增益介质中反复激发受激辐射，光能量逐渐增强。
4. 一部分光子通过半透明镜输出，形成激光光束。
二、激光器的应用1. 科学研究：激光器在科学研究中广泛应用，如光谱分析、原子物理学、量子光学等领域。
激光器的单色性、高亮度和相干性使其成为研究光学现象和物质性质的重要工具。
2. 医疗：激光器在医疗领域有多种应用，如激光手术、激光治疗、激光诊断等。
激光手术可以实现无创或微创手术，减少手术创伤和恢复时间。
激光治疗可用于皮肤病、眼科疾病等的治疗。
激光诊断可以用于眼科检查、癌症早期诊断等。
3. 通信：激光器在光纤通信中扮演着重要角色。
激光器产生的激光光束可以通过光纤进行传输，实现高速、远距离的信息传递。
激光器的单色性和相干性使得光纤通信具有较高的传输质量和传输距离。
4. 材料加工：激光器在材料加工中具有广泛应用，如激光切割、激光焊接、激光打标等。
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n2
f2 f1
n1
n2
f2 f1
n1
正常分布 受激吸收 占主导 光衰减，吸收 反转分布 受激辐射 占主导 光放大 有增益
N2 < N1
N2 > N1
增益介质：处于粒子数反转分布状态的物质
为实现粒子数反转分布，要求在单位时间内激发到上能级的粒子数密度越多越好， 下能级的粒子数越少越好，上能级粒子数的寿命长些好。
激光器的工作原理
激光的基本原理及特性
激光产生的基本原理
（一）、激光的形成及产生的基本条件
1、粒子数反转分布
E
E2 E1
n3 n2
玻尔兹曼分布
n2
E2 E1
e KT
n1
n n1
E
E2 E1
n1 n2
反转分布
n3
单位时间内STE增加的光子数密度 单位时间内STA减少的光子数密度
w21n2 B21n2 w12n1 B12n1
A点: g1 = g2 1 R1= R2
∞
L
B点: g1 = g2 - 1 R1= R2
2
因此,反射镜曲率半径的取值范围:
L2 R
∞ 是平行平面腔;
1
2 是共心腔
二.给定稳定腔的一块反射镜，要选配另一块反射镜的曲 率半径，其取值范围如何确定?
例如: R1 = 2L 则 g1 =0.5
在稳定图上找到C点,连接CD两点,
1. 双凹非稳腔:
由两个凹面镜组成的共轴球面腔为双凹非稳腔.这种腔的稳定
条件有两种情况.
R1
R2
其一为: R1<L, R2>L
L
此时
g1
1
L R1
0
g2
1
L R2
0
所以 g1 g2＜0
其二为: R1+R2＜L
可以证明: g1 g2＞1 (证明略)
2.平凹非稳腔 稳定条件: R1＜L , R2= ∞
分类实虚共共焦焦腔腔
—— 共焦腔焦点在腔内，它是双凹腔 ——共焦腔焦点在腔外，它是凹凸腔
R1
R2
R1
R2
F
实
F
虚
1.对称共焦腔——腔中心是两镜公共焦
点且： R1= R2= R = L=2F
R1=L
F——二镜焦距
R2=L
∵ g1 = g2 = 0 ∴ g1 g2 = 0
F L
可以证明，在对称共焦腔内，任意傍轴光线可往返多次而不
R = 2L
3.平行平面腔——由两个平面反射镜组成的共轴谐振腔
R1=R2=∞，g1=g2=1， g1 g2=1
L
4.共心腔—— 两个球面反射镜的曲率中心重合的共轴球
面腔
实共心腔——双凹腔 g1＜ 0 ，g2＜ 0
虚共心腔——凹凸腔 g1＞ 0 ，g2＞ 0
都有 R1+R2= L g1 g2 =1
（临界腔）
证明 : ∵g2=1, g1＜0 ∴ g1 g2＜0
R1
R2
L
R1 L
3.凹凸非稳腔 凹凸非稳腔的非稳定条件也有两种:
其一是: R2＜0, 0＜R1＜L
可以证明: g1 g2＜0
其二是: R2＜0, R1+R2＞L
可以证明: g1 g2＞1
4.双凸非稳腔 由两个凸面反射镜组成的共轴球
面腔称为双凸非稳腔.
g1g2 = 1 线所围区域(不含边界) *(图上白色的非阴影区)
临界区: 边界线 非稳区: 其余部份 *(阴影区)
*一球面腔(R1 ,R2 , L)相应的(g1 ,g2) 落在稳定区, 则为稳定腔
*一球面腔(R1 ,R2 , L)相应的(g1 ,g2)落 在临界区(边界线), 则为临界腔 *一球面腔(R1 ,R2 , L)相应的(g1 ,g2)落 在非稳区(阴影区), 则为非稳腔
0 g1 g2 1
(2)据稳定条件的数学形式,
稳定腔:
0 g1 g2 1
非稳腔: 临界腔:
g1 g或2 1
g1 g或2 g11g2=0
g1 g2 0
共轴球面谐振腔的稳定图及其分类
一。常见的几类光腔的构成: *(以下介绍常见光腔并学习用作 图方法来表示各种谐振腔)
g1 g2
(1
L R1
dn2 n2 dt
ω21——非辐射跃迁几率(热弛豫等, 热弛豫即热运动
碰撞交换能量) （双下标代表过程的量）
2.速率方程: 二能级系统只有1个独立的速率方程
∵ R1＜0, R2＜0 ∴g1 g2＞1
R1
R2
L
R1
R2
L
R1
R2
L
5.平凸非稳腔
由一个凸面反射镜与平面反射镜 R 组成的共轴球面腔称为平凸腔。平
凸腔都满足g1 g2＞1 。
L
(三)临界腔: g1 g2 = 0 , g1 g2= 1
临界腔属于一种极限情况,其稳定性视不同的腔而不同.
在谐振理论研究和实际应用中,临界腔具有非常重要的意义.
一. 二能级系统 *(光与粒子相互作用过程只涉及二个能级)
1.能级图
E2
W12
W21 A21 ω21
约定: 实线箭头代表辐射跃迁; 虚线箭头代表非辐射跃迁。
E1
其中 ：W12——受激吸收几率(激励几率)
W12
dn2 n1dt
W21——受激发射几率
W21
dn2 n2 dt
A21——自发发射几率
A21
3、激光产生的基本条件及激光形成过程
基本条件：
1、实现粒子数反转（粒子数反常分布） 2、满足阈值条件（增益大于或等于损耗）
阈值：产生激光所要需的最低能量
激光形成过程： 泵浦（抽运） 放大
粒子数反转 达到阈值
受激放大 激光输出
振荡
• 粒子数反转分布是STE占优势（产生激光）的前提条件 • 依靠外界向物质提供能量（泵浦或称激励）才能打破热平衡，
R2 共轴
球面
R1
球面
R1
共轴 R2
球面 R1
共轴
球面 R1
共轴 R2
2. 开放式: 除二镜外其余部分开放 共 轴: 二镜共轴 球面腔: 二镜都是球面反射镜(球面镜)
三.光腔按几何损耗(几何反射逸出)的分类:
稳定腔 (光腔中存在着伴轴模,它可在腔内多次传播而不逸出腔外) 光腔 临界腔 (几何光学损耗介乎上二者之间)
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
LL
g1 g 2
(1
)(1 R1
R2
)
线段CD就是另外一 块反射镜曲率半径 的取值范围.
三.如果已有两块反射镜，曲率半径分别为R1、R2，欲用
它们组成稳定腔，腔长范围如何确定？
令k =R2/R1
例k =2 得直线方程
L
L1
g2
1
R2
1 k R1
Байду номын сангаас
k
(k
1 g1)
1 k
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
3.利用稳定条件可将球面腔分类如下:
(1) 稳定腔 (0<g1 g2 <1)
➢双凹稳定腔，由两个凹面镜组成，对应图中
➢l、2、3和4区.
➢平凹稳定腔，由一个平面镜和一个凹面镜组成，
➢对应图中AC、AD段
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
➢凹凸稳定腔，由一个凹面镜和一个凸面镜组成，对应图中5区和6区。
实现粒子数反转 • 激励（泵浦）能源是激光器基本组成部分之一
光(闪光灯，激光)、电(气体放电，电注入)、化学 、核
光学谐振腔及激光的模式
光腔的构成及稳定条件
光学谐振腔的作用：提供反馈和模式选择
腔的构成与分类
h1
h2
h2 < h1, h3
h3
半导体激光器 介质波导腔
(a) 闭腔 (b) 开腔 (c) 气体波导腔
R1
R2
o
o
虚
光线既有简并的，也有非简并的
0 g1g2 1
二.稳定图: 稳定条件的图示 0 g1g2 1
1.作用:用图直观地表示稳定条件,判断稳定状况 *(光腔的)
2.分区: 图上横轴坐标应为
g1 1 R,L1纵轴坐标应为
g2
1
L R2
稳定区: 由 (二直线) g1= 0、g2= 0 和 *(二支双曲线)
符号规则: 凹面向着腔内时(凹镜) Ri＞0 , 凸面向着腔内时(凸镜) Ri＜0。
对于平面镜， R , f
成像公式为:
1 1 1 s s f
s——物距 s´——象距 f ——透镜焦距
2.光腔的稳定条件:
(1)条件:使傍轴模(即近轴光线)在腔内往返无限多次不逸 出腔外的条件, 即近轴光线几何光学损耗为零, 其 数学表达式为
g1
k
1 k
0.5g1
0.5
在稳定范围内做 直线AE、DF，
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
g1 g 2
(1
L )(1 R1
L R2
)
A点： g1 1 E点： g1 0
L0 L R1
在AE段可得 0<L<R1 同理：在DF段可得 2R1<L<3R1
速率方程组与粒子 数反转
三能级系统和四能级系统
第二部分 激光产生的 基本原理
2.激光器的基本结构
n w21 A21
w21 n 1 STE光子集中在几个模式
轴向模
非轴向模
技术思想的重大突破 － F-P 光谐振腔 • 开放式光谐振腔使特定（轴向）模式的增加, 其它（非轴向）模式数
逸出腔外，使轴向模有很高的光子简并度。
• 工作物质, 光学谐振腔, 激励能源是一般激光器的三个基本部分。