改光電儀器中的常用光源

改光電儀器中的常用光源第1頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月光源的分類天然光源——太陽、人體人造光源——熒光燈、發(fā)光二激管、激光器按產生機理熱輻射光源——連續(xù)光譜（太陽）氣體放電光源——熒光燈、鈉燈固體發(fā)光光源——發(fā)光二極管激光器——半導體激光器、固體激光器第2頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽光照明為人眼提供的屬于人類的世界面貌人造圖像探測器、顯示器（CCD）怎么還原屬于人類的世界面貌人造光源怎樣取代太陽照明（顯色性）第3頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月10um第4頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月相干性、準直性好、亮度高容易被調制第5頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章光電儀器中的常用光源光源的分類第一節(jié)光源的基本特性參數(shù)第二節(jié)熱輻射光源第三節(jié)氣體放電光源第四節(jié)固體發(fā)光光源第五節(jié)激光器第6頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)光源的基本特性參數(shù)輻射效率和發(fā)光效率光譜功率分布空間光強分布光源的色溫光源的顏色第7頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月輻射效率和發(fā)光效率輻射效率在給定λ1~λ2波長范圍內，某一光源發(fā)出的輻射通量與產生這些輻射通量所需的電功率之比。稱為該光源在規(guī)定光譜范圍內的輻射效率

第8頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)光效率某一光源的發(fā)射的光通量與產生這些光通量所需的電功率之比。發(fā)光效率越高越適合照明，但不一定適合顯色555納米綠光發(fā)光效率理論上可達683lm/W白熾燈的發(fā)光效率極限是52lm/W第9頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月光譜功率分布描述光源的輻射功率隨波長的分布情況四種典型的光譜分布λλλλP(λ)P(λ)P(λ)P(λ)線狀光譜帶狀光譜連續(xù)光譜混合光譜第12頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月氦氖激光器線狀光譜第13頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓汞燈帶狀光譜（紫外曝光固化）第14頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月熒光高壓汞燈（用于照明、投影儀）第15頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓鈉燈帶狀光譜第16頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月白熾燈連續(xù)光譜可見光第17頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月熒光燈混合光譜第18頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月光柵光譜儀第19頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇光源時，應根據(jù)測量對象的要求來決定光譜功率分布目視光學系統(tǒng)：一般選可見光譜輻射比較豐富的光源（日光燈，白熾燈）彩色攝影用光源：選用類似日光色光源，鹵鎢燈紫外分光光度計：氘燈，紫外汞燈，紫外輻射較強第20頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月空間光強分布空間光強分布曲線（配光曲線）極坐標法：各方向矢徑長度正比光強分布在光學儀器中，為了提高光的利用率，一般選擇發(fā)光強度高的方向作為照明方向。第21頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月一般白熾燈配光曲線第22頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月LED燈管配光曲線第23頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月光源的色溫分布溫度(用黑體溫度描述光源光譜分布)熱輻射源在某一波長范圍內輻射的相對光譜功率分布，與黑體在某一溫度下輻射的相對光譜功率分布一致，那麼該黑體的溫度就稱為該輻射源的分布溫度。這種輻射體的光譜輻亮度可表示為：對于氣體放電光源，其光譜能量分布很少與黑體的相似，所以對這些光源來講，分布溫度沒有意義第24頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月色溫(用黑體溫度表示光源顏色)輻射源發(fā)光時的顏色與黑體在某一溫度下輻射光的顏色相同，則黑體的這一溫度稱為該輻射源的色溫。由于顏色可以由多種光譜分布產生，所以色溫相同，相對光譜功率分布（分布溫度）不一定相同。低色溫光源主要是紅外輻射，通常稱為“暖光”；色溫提高后，藍輻射的比例增加，通常稱為“冷光”。

第25頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月常用光源色溫值一覽表類別

光源色溫值K

自

然

光日出、日落的陽光日出1小時的陽光日出2小時的陽光

9點~16點正午陽光日光（散射光與直射光的

混合光）晴天陰影處均勻的云遮日陰天

2000350047005000~58005500~58005500

6000左右6400~69006500以上冷光對于云層的穿透能力比暖光強第27頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月常用光源色溫值一覽表類別

光源色溫值K

人

造

光

火柴的火焰

臘燭光

標準燭光

40W—60W白熾燈

100W—200W白熾燈

500W鎢絲燈

鹵鎢燈、碘鎢燈金屬鹵化物燈攝影日光燈電子閃光燈

日光色熒光燈

三基色熒光燈

1700185019302600280029603150~32005600~6000550060005500~60003200~6000第28頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月光源的顏色

作為光源，除了要求光效高之外，還要求它發(fā)出的光具有良好的顏色。光源的顏色有兩方面的意思：色表和顯色性。色表：用眼睛直接觀察光源時所得到顏色感覺，叫光源的色表高壓鈉燈呈黃色，熒光燈的呈白色。顯色性：當用光源照射物體時，物體呈現(xiàn)的顏色與該物體在完全輻射照射下（日光下）所呈現(xiàn)的顏色的一致性。國際照明委員會（ＣＩＥ）規(guī)定了１４種特殊物體作為檢驗光源顯色性的“試驗色”。第29頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月顯色性第30頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓汞燈路燈色表好：白色。顯色性差：照射的人的面孔時，看起來好像在臉上抹了一層青灰鎢絲燈色表差：偏紅、偏黃顯色性好：受照物體的顏色卻很少失真氙燈色表好：白色顯色性好第32頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章光電儀器中的常用光源光源的分類第一節(jié)光源的基本特性參數(shù)第二節(jié)熱輻射光源第三節(jié)氣體放電光源第四節(jié)固體發(fā)光光源第五節(jié)激光器第34頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)熱輻射光源特點

輻射特性與溫度密切相關輻射特性可以用普朗克公式進行計算光譜分布為連續(xù)光譜（光譜范圍很寬）分類人工輻射源：人造黑體、白熾燈等目標輻射源：飛機、坦克等自然輻射源：太陽、地面、云層等第35頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽大氣層外，輻照度中紫外占6.46%，可見46.25%，紅外47.29%地面，大氣的吸收光譜比較復雜。第36頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣窗口及紅外材料大氣窗口電磁波輻射在大氣傳輸中透過率較高的波段稱為大氣窗口大氣對電磁波有散射和吸收等因數(shù)的影響遙感中使用的一些大氣窗口為：0.3～1.155μm(紫外、可見光、近紅外窗口)遙感攝影成像的最佳波段0.3~0.4μm，透過率約為70%0.4~0.7μm，透過率大于95%0.7~1.1μm，透過率約為80%第38頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4~1.9μm（近紅外窗口）透過率為60%~95%，其中1.55~1.75μm透過率較高。該波段在白天日照條件好的時候掃描成像常用這些波段。用以探測植物含水量以及云、雪或用于地質制圖2.0~2.5μm（近紅外窗口）透過率約80%。3.5~5.0μm（中紅外窗口）透過率為60%~70%。該波段物體的熱輻射較強。3.55~3.93μm探測海面溫度，獲得晝夜云圖第39頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月8.0~14.0μm（熱紅外窗口）透過率約80%。主要來自物體熱輻射的能量，適于夜間成像，測量探測目標的地物溫度。1.0~1.8mm（微波窗口）透過率約35%~40%2.0~5.0mm（微波窗口）透過率約50%~70%8.0~1000.0mm（微波窗口）透過率約100%。由于微波具有穿云透霧的特性，因此具有全天候、全天時的工作特點第40頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月可見光380-780nm紅外材料第41頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月紅外窗口材料

紅外透射率高化學穩(wěn)定性高便于封接等特點1~3微米：鍺、硅、石英；3~5微米：白寶石（氧化鋁單晶）、硅、氟化鎂、氟化鈣；8~14微米：鍺、硅、硫化鋅第42頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月

紅外光學玻璃

無定形結構，比晶體材料的光學均勻性好可用以制作大尺寸的光學零件大氣中的性能是穩(wěn)定制備及退火比晶體簡單近、中紅外：石英玻璃、K-8玻璃和N344玻璃第43頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月紅外光學晶體

一種主要的紅外光學材料可以選擇透過任何紅外光譜波段的晶體晶體中折射率和色散的變化比其它材料強得多晶體的熔點高，熱穩(wěn)定性好石英(SiO2)

、螢石(CaF2)

、氟鎂石(MgF2)

、鍺、硅第44頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月各種紅外線透材料及其性質第45頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月紅外透射材料第46頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月紅外透射材料第47頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月白熾燈白熾燈的特點：鎢絲熔點高（3680K），蒸發(fā)率低，高溫時仍有足夠的強度，加工容易能量損失大，可見輻射僅有8%～18%。發(fā)光效率與壽命之間存在矛盾顯色性好應用：照明，用作光電測量、輻射度量和光度量的標準光源分類真空白熾燈：防止鎢絲高溫氧化充氣白熾燈：惰性氣體（原子碰撞,抑制鎢蒸發(fā)）鹵鎢白熾燈：在充氣白熾燈內摻入微量鹵族元素第48頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月充氣鎢絲燈真空鎢絲燈鹵鎢燈第49頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月真空鎢絲燈：并非高真空，消氣劑五氮化三磷P3N5升華時能吸收氧氣和水蒸氣，阻止鎢絲氧化蒸發(fā)。充氣鎢絲燈：氬、氮等惰性氣體，不與蒸發(fā)出來的鎢原子反應，部分鎢原子能碰巧返回或被氣體分子碰撞回燈絲，有效抑制鎢的蒸發(fā)，提高工作溫度，增大發(fā)光效率第50頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月新問題：對流的氣體會把更多的熱量傳遞給玻殼，并通過玻殼散失到周圍的空間，增加熱的損失，降低發(fā)光效率。解決辦法：氪、氙傳熱本領差，造成的熱損失小。發(fā)光效率比充氬、氮的燈泡高約30％，而燈泡的壽命并不縮短。氪、氙含量少，只有氬的含量的萬分之一和十萬分之一，所以制取困難，身價高昂，十分難得，只有在特殊需要的情況下使用。第51頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月鹵鎢燈：在玻璃殼內充入碘、溴等鹵族元素的化合物（氯化碘、溴化硼）。鎢的再生循環(huán)：

鎢＋鹵素——鹵鎢化合物——鎢＋鹵素。解決了發(fā)光效率與壽命之間的矛盾。鹵鎢燈壁管溫度>250度，否則，鹵鎢化合物凝結其上，不能太高，否則，鹵鎢化合物分解，鎢沉積在管壁上?？?第52頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月鹵鎢燈優(yōu)點：體積小，是同功率白熾燈的0.5%～3%，使光學系統(tǒng)小型化。光通量穩(wěn)定，最終時的光通量為開始時的95%～98%，而白熾燈為60%。紫外線較豐富。發(fā)光效率比白熾燈高2～3倍。壽命長第53頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章光電儀器中的常用光源光源的分類第一節(jié)光源的基本特性參數(shù)第二節(jié)熱輻射光源第三節(jié)氣體放電光源第四節(jié)固體發(fā)光光源第五節(jié)激光器第六節(jié)紫外光源第54頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)氣體放電光源定義：通過氣體放電將電能轉換為光的一種電光源氣體放電原理由激勵源激勵出電子或離子，并使它們高速向兩極運動；快速運動的電子或離子與氣體原子或陰極碰撞,激勵出更多的電子或離子，使氣體變?yōu)閷щ姎怏w；受激氣體原子從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)，將獲得的內能以光輻射的形式釋放出來。發(fā)光氣體有：氫、氦、氘、氙、氪金屬蒸氣：汞、鎘、鈉、銦、ta鉈、di鏑第55頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體放電種類：用得較多的是輝光放電和弧光放電。輝光放電一般用于霓虹燈和指示燈?；」夥烹娍捎泻軓姷墓廨敵觯彰鞴庠炊疾捎没」夥烹?。熒光燈、高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈是應用最多的照明用氣體放電燈結構：各種氣體放電燈都由泡殼、電極和放電氣體構成，基本結構大同小異。泡殼與電極之間是真空氣密封接，泡殼內充有放電氣體。氣體放電燈不能單獨接到電路中去，必須與觸發(fā)器、鎮(zhèn)流器等輔助電器一起接入電路才能啟動和穩(wěn)定工作。第56頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月放電燈的啟動通常要施加比電源電壓更高的電壓，有時高達幾千伏或幾萬伏以上放電燈的光輻射與電流密度的大小、氣體的種類及氣壓的高低有關。一定種類的氣體原子只能輻射某些特定波長的光譜線。低氣壓時，放電燈的輻射光譜主要就是該原子的特征譜線。氣壓升高時，放電燈的輻射光譜展寬，向長波方向發(fā)展。當氣壓很高時，放電燈的輻射光譜中才有強的連續(xù)光譜成分。第57頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月共同特點發(fā)光效率高。比同瓦數(shù)的白熾燈發(fā)光效率高2～10倍，節(jié)能。發(fā)出的熱量少，對檢測對象和光電探測器件的溫度影響小，對電壓恒定的要求也比白熾燈低。光色適應性強，改變氣體成分、壓力，可以得到主要在某一范圍的輻射源。結構緊湊。由于不靠燈絲本身發(fā)光，電極可以做得牢固緊湊，耐震，抗沖擊。壽命長。一般比白熾燈長2～10倍。光輸出維持特性好，在壽命終止時仍能提供60～80％的初始光輸出第58頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章光電儀器中的常用光源光源的分類第一節(jié)光源的基本特性參數(shù)第二節(jié)熱輻射光源第三節(jié)氣體放電光源第四節(jié)固體發(fā)光光源第五節(jié)激光器第六節(jié)紫外光源第59頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)固體發(fā)光光源應電子儀器的固體化、小型化和集成化的需求，要求光源固體化（沒有燈泡）場致發(fā)光（電致發(fā)光）固體發(fā)光材料在電場作用下直接將電能轉化為光能的發(fā)光現(xiàn)象固體發(fā)光材料：Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族化合物種類——按形態(tài)分粉末場致發(fā)光光源（直流或交流）薄膜場致發(fā)光光源（直流或交流）結型場致發(fā)光光源（發(fā)光二極管）第60頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月種類——按激發(fā)過程注入式電致發(fā)光由直接裝在晶體上的電極注入電子和空穴，當電子和空穴在晶體內再復合時發(fā)光的現(xiàn)象。注入式電致發(fā)光的基本結構是結型二極管（LED）本征電致發(fā)光高場電致發(fā)光熒光粉中的電子或由電極注入的電子在外加強電場的作用下在晶體內部加速，碰撞發(fā)光中心并使其激發(fā)或離化，電子在回復基態(tài)時輻射發(fā)光低能電致發(fā)光指某些高電導熒光粉在低能電子注入時的激勵發(fā)光現(xiàn)象第61頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月低能電致發(fā)光現(xiàn)在盡管還不能直接用來照明，卻是一種十分理想的暗間顯示光源。如飛機、輪船儀表的顯示，夜間障礙物、電影院安全門與座位指示等高場電致發(fā)光與LED被認為是大屏幕顯示最有前途的發(fā)展方向第62頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月交流粉末場致發(fā)光光源將熒光粉懸浮在介電系數(shù)很高、透明的膠合有機介質中，并將之夾持在兩電極之間而構成脈沖激發(fā)的發(fā)光峰衰減時間常數(shù)為微秒量級能連續(xù)工作約1000小時采用不同的熒光粉可獲得紅、藍、黃、綠等各色光顯示。

第63頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月直流粉末場致發(fā)光光源結構基本與交流粉末器件相似，但其熒光粉的涂層是導電的CuS正常使用前必須在兩電極上施加短暫作用的高電壓脈沖器件功率轉換效率僅0.1%，但發(fā)光亮度高達300cd/m2（V=100V）第64頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月直流薄膜場致發(fā)光光源發(fā)光層夾在兩平板電極間，兩電極至少一個是透明或半透明的發(fā)光層無絕緣介質，直接和電極接觸，加之薄膜只有1微米左右，在直流、低壓下可發(fā)光第65頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月交流薄膜場致發(fā)光光源發(fā)光層和平板電極間多了層介質，只有在交流激發(fā)下才能發(fā)光工作電壓100-300V，發(fā)光效率0.1%，壽命在5000小時以上（有報道稱>2萬小時）第66頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)光二級管LEDLED的發(fā)光機理

正向偏壓的p-n結：兩極向PN結注入電子和空穴，電子和空穴在節(jié)區(qū)復合，發(fā)光又稱注入式場致發(fā)光光源pnV第67頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月LED特性及參數(shù)伏安特性正向開啟電壓：GaAs：1VGaAsP：1.5VGaP：1.8～2V反向擊穿電壓：一般在-5V以上。晶格中的電子被強拉出來參與導電。IFVFcba第68頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月量子效率注入的載流子一部分復合，一部分不復合。復合的一部分以發(fā)光形式釋放能量，一部分將能量變成晶格振動的熱能。區(qū)別于一般輻射源用輸出與輸入能量比值來表示光效率。內量子效率：產生的光子數(shù)與注入的電子空穴對數(shù)之比。外量子效率：射出的光子數(shù)與注入的電子空穴對數(shù)之比。第69頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月由于半導體材料折射率較高，如GaAs的折射率為3.6，臨界角很?。?6.1。），大部分光在材料表面都被全反射回去，故外量子效率很低。解決辦法：將PN界封在圓球形透明高折射率塑料球心處第70頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)光與電流的關系電流密度小:光出射度與電流密度呈線性關系電流密度過大:由于PN結發(fā)熱，復合率降低，光出射度出現(xiàn)飽和趨勢。第71頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)光與環(huán)境溫度的影響環(huán)境溫度高，LED散熱慢，結溫升高，復合幾率下降，光亮度下降。第72頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月響應時間發(fā)光二極管發(fā)光或熄滅時對輸入脈沖電流的延遲時間。上升時間隨電流的增加呈指數(shù)減小。GaP：100μs間接躍遷材料GaAs1-xPx：n個ns直接躍遷材料第73頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月光譜特性發(fā)光二極管發(fā)出的波長和帶寬主要取決于發(fā)光材料及其摻雜材料，主要分布在可見光和紅外區(qū)發(fā)光波長實際發(fā)射的光具有一定的帶寬（半寬度約0—30nm）。第74頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月壽命電流密度小于1A/cm2，106h（100年）；亮度隨時間變化：。τ為老化時間常數(shù)，為106hA/cm2。第75頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月LED的驅動電路調制頻率可達幾十兆。LED的供電電路中一般要加限流電阻以限定其最大工作電流。工作狀態(tài)直流狀態(tài)交流狀態(tài)脈沖狀態(tài)線性變換狀態(tài)第76頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月科5第77頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章光電儀器中的常用光源光源的分類第一節(jié)光源的基本特性參數(shù)第二節(jié)熱輻射光源第三節(jié)氣體放電光源第四節(jié)固體發(fā)光光源第五節(jié)激光器第六節(jié)紫外光源第78頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)激光器基本概念工作原理激光模式高斯光束激光器類型第79頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月基本概念受激吸收：類似于本征吸收，電子吸收外來光子后由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)第80頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月自發(fā)輻射：

類似于復合時發(fā)光，電子從高能態(tài)回落到低能態(tài)，釋放出一個光子第81頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月受激輻射：低能態(tài)能量為E0，若電子（原子）處于高能態(tài)E1，當一能量恰好滿足的入射光子經過該電子（原子）附近，處于高能態(tài)的電子（原子）就會跌落到低能態(tài)并輻射出與入射光子完全相同的光子來，而原入射光子不損耗（光放大）完全相同的光子是指頻率、相位、偏振態(tài)和傳播方向都完全一樣（受激輻射是相干的）。第82頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月粒子數(shù)反轉：物質處于熱平衡狀態(tài)下，高能態(tài)的粒子數(shù)遠少于低能態(tài)粒子數(shù)，一能量為hv=E2-E1的光子入射，引起受激吸收的概率要遠大于受激輻射的概率，受激吸收占主導，入射光因吸收而衰減;只有讓高能態(tài)粒子數(shù)多于低能態(tài)粒子數(shù)，入射光子引起受激輻射的概率才會大于受激吸收的概率，光子不但不被吸收反而得到放大。第83頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月泵浦為實現(xiàn)粒子束反轉，把粒子由低能態(tài)抽運到高能態(tài)的行為泵浦需要泵浦激勵源激勵方式：光泵：固體激光器、燃料激光器電激發(fā)：氣體激光器其它激發(fā)：熱激發(fā)、化學激發(fā)、核激發(fā)第84頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理組成最簡單的激光器由增益介質、泵浦源和諧振腔組成諧振腔作用：提供光學正反饋、控制振蕩光束方向光在增益介質中來回一次所產生的增益必須大于各種損耗（反射鏡透射損耗、衍射損耗、幾何損耗）第85頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月第86頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月激光的模式駐波條件

光波在腔鏡上來回反射并發(fā)生干涉，為在腔內形成穩(wěn)定的振蕩，需滿足相長干涉條件：光波在腔內沿軸線來回一周的光程為λ的整數(shù)倍諧振頻率：相鄰縱模的頻率間隔第87頁，課件共102頁，創(chuàng)作于2023年2月縱模：

每一個腔對應的諧振頻率都有無數(shù)個但激光工作物質的熒光譜線線寬卻是有限的因此，激光器的縱模數(shù)也是有限的，當腔長L越短，縱模的頻率間隔越大，激光器縱模數(shù)越少，頻寬越窄，單色性越好。