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激光器

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激光器——能發(fā)射激光的裝置。1954年制成了第一臺(tái)微波量子放大器,獲得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍,1960年T.H.梅曼等人制成了第一臺(tái)紅寶石激光器。

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激光器簡(jiǎn)介

  激光器——能發(fā)射激光的裝置。1954年制成了第一臺(tái)微波量子放大器,獲得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍,1960年T.H.梅曼等人制成了第一臺(tái)紅寶石激光器。1961年A.賈文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人創(chuàng)制了砷化鎵半導(dǎo)體激光器。以后,激光器的種類(lèi)就越來(lái)越多。按工作介質(zhì)分,激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器和染料激光器4大類(lèi)。近來(lái)還發(fā)展了自由電子激光器,大功率激光器通常都是脈沖式輸出。

激光器百科

  激光器——能發(fā)射激光的裝置。1954年制成了第一臺(tái)微波量子放大器,獲得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍,1960年T.H.梅曼等人制成了第一臺(tái)紅寶石激光器。1961年A.賈文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人創(chuàng)制了砷化鎵半導(dǎo)體激光器。以后,激光器的種類(lèi)就越來(lái)越多。按工作介質(zhì)分,激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器和染料激光器4大類(lèi)。近來(lái)還發(fā)展了自由電子激光器,大功率激光器通常都是脈沖式輸出。

  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)和增益大于損耗,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(jiàn)的組成部分還有諧振腔,但諧振腔( 見(jiàn)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(chēng)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。

  激勵(lì)抽運(yùn)系統(tǒng)

  是指為使激光工作物質(zhì)實(shí)現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)而提供能量來(lái)源的機(jī)構(gòu)或裝置。根據(jù)工作物質(zhì)和激光器運(yùn)轉(zhuǎn)條件的不同,可以采取不同的激勵(lì)方式和激勵(lì)裝置,常見(jiàn)的有以下四種。①光學(xué)激勵(lì)(光泵)。是利用外界光源發(fā)出的光來(lái)輻照工作物質(zhì)以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的,整個(gè)激勵(lì)裝置,通常是由氣體放電光源(如氙燈、氪燈)和聚光器組成,這種激勵(lì)方式也稱(chēng)作燈泵浦。②氣體放電激勵(lì)。是利用在氣體工作物質(zhì)內(nèi)發(fā)生的氣體放電過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的,整個(gè)激勵(lì)裝置通常由放電電極和放電電源組成。③化學(xué)激勵(lì)。是利用在工作物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的,通常要求有適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)物和相應(yīng)的引發(fā)措施。④核能激勵(lì)。是利用小型核裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的裂變碎片、高能粒子或放射線(xiàn)來(lái)激勵(lì)工作物質(zhì)并實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的。

  光學(xué)共振腔

  通常是由具有一定幾何形狀和光學(xué)反射特性的兩塊反射鏡按特定的方式組合而成。作用為:①提供光學(xué)反饋能力,使受激輻射光子在腔內(nèi)多次往返以形成相干的持續(xù)振蕩。②對(duì)腔內(nèi)往返振蕩光束的方向和頻率進(jìn)行限制,以保證輸出激光具有一定的定向性和單色性。共振腔作用①,是由通常組成腔的兩個(gè)反射鏡的幾何形狀(反射面曲率半徑)和相對(duì)組合方式所決定;而作用②,則是由給定共振腔型對(duì)腔內(nèi)不同行進(jìn)方向和不同頻率的光,具有不同的選擇性損耗特性所決定的。

  分類(lèi)激光器的種類(lèi)是很多的。下面,將分別從激光工作物質(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(lèi)介紹。

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