第2讲 激光原理 激光器基本结构.pptVIP

激光原理;本节课主要内容; 按量子力学原理，原子只能稳定地存在于一系列能量不连续的定态中，这些定态称为原子的“能级”；原子能量的任何变化（吸收或辐射）都只能在某两个定态之间进行。我们把原子的这种能量的变化过程称之为跃迁。; 能级: 粒子的内部能量值 ;辐射跃迁和非辐射跃迁;3.无辐射跃迁: 既不发射又不吸收光子的跃迁(通过与其它粒子 或气体容器壁的碰撞、或其它能量交换过程);高能级;光与物质相互作用的三种过程; 设 N1 、N2 — 单位体积中处于E1 、E2 能级的原子数。;写成等式 ;受激辐射 (stimulated radiation); 则单位体积中单位时间内，从E２? E１ 受激辐射的原子数：;W21 ?单个原子在单位时间内发生受激辐射过程的概率。;受激辐射过程;E2;写成等式;A21 、B21 、B12 称为爱因斯坦系数。;思考： 物质的吸收谱和辐射谱如何形成的？;Nd3+的能级劈裂以及氙灯和激光二极管泵浦源发射光谱;粒子数反转 (population inversion);必须 N2 N1 这种状态称为 粒子数反转或者集居数反转。;受激吸收总是占优势;实现了粒子数反转的物质对光具有增益作用;1) 实现粒子数反转分布的条件;(B) 合适的能级结构（合适亚稳态的存在）; 三能级系统 当泵浦光足够强时，有可能使 ,在能级E2 于E1 间实现粒子数反转。;红宝石激光器的工作物质：红宝石 —— 是掺有少量铬离子（Cr3+)的（Al2O3)晶体。; 四能级系统 比三能级系统容易实现粒子数反转分布。; 四能级系统 当泵浦光足够强时，有可能使 ,在能级E3 于E2 间实现粒子数反转。; Nd：YAG激光器是四能级系统; 氦氖气体激光器是四能级系统;产生激光的能级系统;(1) 要有适当的激光工作物质 (2) 要有外界激励源 (3) 要有激光谐振腔;激光器的组成;激光工作物质;一对反射镜为端面的腔体称为谐振腔。;振荡模式 是指能够在谐振腔内存在的稳定的光波基本形式，用TEMmnq表示。;小结：产生激光的必要条件;(1)红宝石激光器 ;(2)氦氖激光器 ;Thank you!