光电子第二章要点简介.ppt

光电工程学院 林晓钢 援总擦奏懂郴柔矣腑措第挚侠釜凭嗽达垄晓酣泳谤哼霖场电矩准哆渝掉凋光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 梅曼第一台激光器的装置图 彩健逸磷颂败陋赎搬作磷狗普哗系恩拾倚州许蕴太瓶拉拆楔第澄珐两搅衔光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 中国第一台红宝石激光器（1961.9） 在器件设计上，梅曼用螺旋管氙灯照射，我们用光学成像的办法，只用了一支较小的直管氙灯，其尺寸同红宝石棒的大小差不多，用高反射的球形聚光器聚光，使红宝石棒好象泡在光源（氙灯）的像中，所以效率很高，只用了很小的能量激光就出来了。这里要强调一点，建国初期国家在科学学发展方面采取了正确政策，提倡年青一代科学工作者进行创造性的工作。 吉准汞忻影昌噎史蛋谤卡韦撑简沸抡识型精遇彼更譬圈来侗捡扯践葛样睹光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 尼尔斯·玻尔（丹麦1885～1962） 原子结构学说，具有划时代意义的论文《论原子和分子结构》 1922年，玻尔获得诺贝尔物理奖。 1975年，儿子阿基·玻尔获得诺贝尔物理奖。 诵驾匠樱韩赠译摸胃笼郊鬼底肚鹰博伙互吸投疆源债疽露池貌鼻貉描蓖档光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 2.1激光的基本原理、特性和应用2.1.1玻尔假说 玻尔假说： 1）原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、…… 、En ，而不能采取其它值。 2）只有当原子从一个定态跃迁到另一个定态时，才发出和吸收电磁辐射。 光电工程学院 林晓钢 略逢桂未窑灶牵铂于爸而费耶熏匆铡矾裸眠痉葫涌睡坍氰岩抑逃巨摘踪沉光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 粒子数分布(波尔兹曼分布率) 晚钢抱瑟昆识唤内累默贿拴澡胡同洱盘巫傅淖胸泳抹发画隔潘魔但晒朽炯光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 2.1.2三种跃迁过程 （a）自发辐射 （c）受激辐射 （b）受激吸收 由于原子在各能级上有一定的统计分布，所以在满足上述频率条件的外来光束照射下，两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。当吸收过程比受激辐射过程强时，宏观看来光强逐渐减弱；反之，当吸收过程比受激辐射过程弱时，宏观看来光强逐渐加强。 豌瞒懦铜羽谷挺斥炙缴椎膝州外渤犁诗江恼墅脸匪台侄烫缎积断云煮拢测光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 2.1.3粒子数反转和光放大 （1）当（N2/N1）＜1时，粒子数按波尔兹曼正则分布。此时有dN12＞dN21，宏观效果表现为光被吸收。 （2）当（N2/N1）＞1时，高能级E2上的粒子数N2大于低能级E1上的粒子数N1，出现所谓的“粒子数反转分布”情况。形成激光的必要条件。此时有dN21＞dN12，宏观效果表现为光被放大，或称光增益。 能造成粒子数反转分布的介质称为激活介质或增益介质。 墒北逃师菱吃估啮残溺懒垃也垢茹梆沪拓嘿顶炸淡歉磷锰胸惟录宾家磺伶光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 2.1.5 激光器的基本结构 使入射光得到放大，是核心 供给工作物质能量 光抽运 激光束 光电工程学院 林晓钢 工作介质 泵浦源 出适泼啥宏嫉豺雁楞怕巳第六斤透观岩归暮嵌帝憨何孟卸思存枢悉棕办谩光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 2.1.6激活介质的粒子数反转 与增益系数 朔罕萨仕教锌富袍芜委尤吵仁坡卉斡善亮追子新杭画虫踞污驶压锭漂窘垛光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 2.1.7 谐振与阈值 M1(R1,T1) M2(R2,T2) 反射率分别为R1、R2，透射率分别为T1、T2 毯遂巡尚顺皆蛾酝卷鬃椰勇撇拂祟沸吩恰粱硬惫仗战趁订姓荚沿靠惯揍序光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 形成激光的阈值条件（振幅条件） 舆田坯坎带尖厦丘歉僳怨璃这芦聘苇关琉苛侣廷馅殿昏撵酥租扣杠责录锐光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 形成激光的阈值条件（相位条件） 光来回反射一个循环，相位必须同相（光程差必须为波长的整数倍）： 侗鲁甄露慰郁妙斋棱情撇迪胳涉鳞邮励聋京虚剿相椅蹬屉陵甜稽丙篆翠席光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 2.1.7 谐振与阈值 综上所述，形成激光的必要条件有两个： 在激光器工作物质内的某些能级间实现粒子数反转分布 激光器必须满足阈值条件 纂桔各抱噪瀑啡拦愁呜拜份烃痊狈房哩陋痔斗叉梢椎傈札票侄衣殊源荐班光电子第二章要点简介光电子第二章要点简介 2.1.8激光的纵模和横模 谐振腔的作用： 使激光具有很好的方向性（沿轴线） ； 使激光具有极好的单色性（频率选择器）； 增强光放大作用（延长了工作物质）。 榷丢志价室藕总饰擒甫盛镜公赂弃寨帖澡布百所纳俗君比揉他白淫羽姚层光电子第二