第光源和光放大器

會(huì)計(jì)學(xué)1第光源和光放大器2半導(dǎo)體激器氣體激光器固體激光器二氧化碳激光器第1頁(yè)/共14頁(yè)激光，英文的縮寫(xiě)是Laser,即LightAmplificationbyEmissionofRadiation,其意思是通過(guò)輻射的受激發(fā)射實(shí)現(xiàn)光波放大。3第2頁(yè)/共14頁(yè)

激光器是1960年由美國(guó)人梅曼發(fā)明的新型光源。它是利用受激輻射原理，并采取一定措施在某個(gè)方向上獲得很強(qiáng)的指向性、極高的光強(qiáng)、極好的相干性的一種光源。它的實(shí)現(xiàn)要求：

要有一個(gè)合適的激光工作物質(zhì)（發(fā)光介質(zhì)）。

需要一個(gè)能保證粒子反轉(zhuǎn)分布的激勵(lì)能源——泵浦源。加一個(gè)光學(xué)諧振腔。4第3頁(yè)/共14頁(yè)

5圖6.15

Nd:YAG激光器

發(fā)光二極管半透鏡

激光輸出鏡面釔鋁石榴石棒第4頁(yè)/共14頁(yè)要產(chǎn)生激光還應(yīng)滿(mǎn)足如下兩個(gè)方面的條件:

光的增益和損耗間應(yīng)滿(mǎn)足平衡的條件——閾值條件;

在諧振腔中,光波往復(fù)反射能得到加強(qiáng),從而能夠存在,應(yīng)滿(mǎn)足的條件——相位平衡條件.6第5頁(yè)/共14頁(yè)激光器的閾值條件和相位平衡條件在激光器的工作過(guò)程中,除了具有上面所說(shuō)的放大作用,光波還會(huì)受到其他損耗.將增益和損耗結(jié)合起來(lái)考慮,顯然,只有當(dāng)光波在諧振腔內(nèi)往返一次放大得到的光能密度大于或等于損失的光能密度,激光器才能建立起穩(wěn)定的激光輸出.將上述兩者相等的這種關(guān)系稱(chēng)為閾值條件7第6頁(yè)/共14頁(yè)按照物理學(xué)中諧振的理論,只有那些經(jīng)過(guò)往返一周回到原來(lái)位置時(shí),光波的相位與初始發(fā)生的波的相位同相的光波才能因彼此加強(qiáng)(即諧振)而在諧振腔中存在,不滿(mǎn)足這種諧振關(guān)系的光波則因得不到彼此加強(qiáng),最后因腔內(nèi)的損耗而消失。

這就是滿(mǎn)足相位平衡條件時(shí),激光器中存在光波的頻率.8第7頁(yè)/共14頁(yè)泵浦閾值在器件產(chǎn)生受激發(fā)射之前，輸入的激光器的功率必須超過(guò)一定的閾值。輸出光譜激光器的輸出光不是單頻的，而是要覆蓋一定的頻譜范圍。輻射方向圖激光器的輸出光束的角度范圍取決于發(fā)光面積的大小和激光器的震蕩模式。9第8頁(yè)/共14頁(yè)發(fā)射紅光的氦氖激光器可以用來(lái)測(cè)試光纖和光學(xué)器件測(cè)試光纖的數(shù)值孔徑10第9頁(yè)/共14頁(yè)11氦氖激光器鏡面鏡面輸出電源

圖6.16氦氖激光器

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圖6.17氦氖激光器的能級(jí)圖

氦氖波數(shù)第11頁(yè)/共14頁(yè)光子和高低激發(fā)態(tài)之間的相互作用的各種可能性輸入光子,光子能量被處于較低激發(fā)態(tài)的氖原子吸收.光子湮滅,氖原子被提升到較高能態(tài)高能級(jí)的原子可以向下躍遷到低能級(jí)狀態(tài)---自發(fā)輻射在輸入光子的誘導(dǎo)下,高能態(tài)的原子將下落到低能態(tài),發(fā)射光子---受激輻射13第12