激光器是控制受激原子的光子释放方式的设备。“Laser”是light amplification by stimulated emission of radiation(受激辐射光放大)的简称。这一名称简要的描述了激光器的工作原理。 虽然激光器种类繁多,但它们都有一些基本特征。激光器中,激光介质须经过泵激使原子处于激发状态。一般来说,高强度闪光或放电可以泵激介质,进而产生大量激发状态的原子(含高能电子的原子)。而激光器要有效运行就必须要有大量处于激发状态的原子。一般来说,原子必须受激上升到基态以上两到三个能量层级。这就提高了粒子数反转的程度。粒子数反转是指处于激发态的原子和处于基态的原子之间的数量比。 激光介质受到泵激后,其中就包括一批带有激发态电子的原子。受激电子所含能量比低层级电子的能量高。就像电子可以吸收一定能量达到激发态一样,电子也可以释放这种能量。如下图所示,电子只要向低层级跃迁,就会释放部分能量。释放的能量转化为光子(光能)的形式。发射出的光子具有特定的波长(颜色),这取决于释出光子时电子的能量状态。两颗拥有相同电子状态的原子会释放出相同波长的光子。
你好,是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同,可以采取不同的激励方式和激励装置,常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的,整个激励装置,通常是由体放电光源(如氙灯、氪灯)和聚光器组成,这种激励方式也称作灯泵浦。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的,整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的,通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。
激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系,有时也称为激光增益媒质,它们可以是固体(晶体、玻璃)、气体(原子气体、离子气体、分子气体)、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求,是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转,并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去;为此,要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。
除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同,产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗,所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔,但谐振腔( 见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分,谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且,它可以很好地缩短工作物质的长度,还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式(即选模),所以一般激光器都具有谐振腔。
原子是永恒运动着的。它们不停地振动、移动和旋转,我们虽然无法看到电子的离散轨道,如果我们对原子加热,处于低能量轨道上的部分电子可能受激发而跃迁到距离原子核更远的高能量轨道。尽管这种描述很简单,但它确实揭示了原子形成激光的核心原理。电子跃迁至更高能轨道后,最终仍要回到基态。在此过程中,电子以光子(一种光线粒子)的形式释放能量。您会发现,原子不断地以光子形式释出能量。例如,烤箱中的加热元件变成亮红色,其中的红色就是由于原子受热激发而释放的红色光子。观看电视屏幕上的图像时,您看到的其实是磷原子受高速电子激发所释放的各种不同颜色的光线。任何发光物体,包括荧光灯、煤气灯、白炽灯,都是通过改变电子轨道并释放光子来发光的。激光器是控制受激原子的光子释放方式的设备,这一名称简要的描述了激光器的工作原理。