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)的物質中放大或振蕩發(fā)射的器件。
用光、電及其他辦法對物質進行激勵,使得其中一部分粒子激發(fā)到能量較高的狀態(tài),當這種狀態(tài)的粒子數(shù)大于能量較低狀態(tài)的粒子數(shù)時,由于受激輻射,物質就能對某一波長的光輻射產生放大作用,也就是這種波長的光輻射通過物質時,會發(fā)射強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)的物質放置于共振腔內,光輻射在共振腔內沿軸線方向往復反射傳播,多次通過物質,光輻射被放大許多倍,形成一束強度大、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,產生激光的必不可少的條件是粒子數(shù)反轉和增益大過損耗,所以裝置中必不可少的組成部分有激勵(或抽運)源、具有亞穩(wěn)態(tài)能級的工作介質兩個部分。激勵是工作介質吸收外來能量后激發(fā)到激發(fā)態(tài),為實現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉創(chuàng)造條件。激勵方式有光學激勵、電激勵、化學激勵和核能激勵等。工作介質具有亞穩(wěn)能級是使受激輻射占主導地位,從而實現(xiàn)光放大。激光器中常見的組成部分還有諧振腔,但諧振腔(見光學諧振腔)并非必不可少的組成部分,諧振腔可使腔內的光子有一致的頻率、相位和運行方向,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的長度,還能通過改變諧振腔長度來調節(jié)所產生激光的模式(即選模),所以一般激光器都具有諧振腔。
激光工作物質
是指用來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉并產生光的受激輻射放大作用的物質體系,有時也稱為激光增益媒質,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)、半導體和液體等媒質。對激光工作物質的主要要求,是盡可能在其工作粒子的特定能級間實現(xiàn)較大程度的粒子數(shù)反轉,并使這種反轉在整個激光發(fā)射作用過程中盡可能有效地保持下去;為此,要求工作物質具有合適的能級結構和躍遷特性。
激光器的種類是很多的。可以從激光工作物質、激勵方式、運轉方式、輸出波長范圍等幾個方面進行分類,在《各類激光器工作原理應用范圍大全(一)》講了固體激光器、半導體激光器、CO2激光器、準分子激光器,本文接下來介紹光纖激光器、超快激光器、量子級聯(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的激光器,光纖激光器可在光纖放大器的基礎上開發(fā)出來:在泵浦光的作用下光纖內極易形成高功率密度,造成激光工作物質的激光能級“粒子數(shù)反轉”,當適當加入正反饋回路(構成諧振腔)便可形成激光振蕩輸出。
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