单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,普通光源,-,自发辐射,激光光源,-,受激辐射,激光,(Laser),，,它的全名是,“辐射的受激发射光放大”。,激 光,1,一.特点：,方向性极好,（发散角10,-4,弧度）,脉冲瞬时功率大,（可达10,14,瓦）,空间相干性好，有的激光波面上,各个点都是相干光源。,时间相干性好（,10,-8,埃），,相干长度可达几十公里。,相干性极好,亮度极高,2,按工作方式分,连续式（功率可达10,4,W）,脉冲式（瞬时功率可达10,14,W,）,三.波长：,极紫外可见光亚毫米,(100,n m）（1.222 m m）,二.种类：,固体（如红宝石激光器,世界上第一台激光器,液体（如某些染料）,气体（如,He-Ne，CO,2,）,半导体（如砷化镓,GaAs）,按工作物质分,3,1 粒子数按能级的统计分布 原子的激发,由大量原子组成的系统，在温度不太低的,平衡态，原子数目按能级的分布服从,玻耳兹曼统计分布：,4,若,E,2,E,1,，,则两能级上的原子数目之比,5,但要产生激光必须使原子激发;且,N,2,N,1,称粒子数反转.,原子激发的几种基本方式：,1气体放电激发,2原子间碰撞激发,3光激发(光泵),6,2 自发辐射 受激辐射和吸收,一.自发辐射,设,N,1,、,N,2,单位体积中处于,E,1,、,E,2,能级的原子数。,单位体积中单位时间内，,从,E,2,E,1,自发辐射,的原子数：,E,2,E,1,N,2,N,1,h,7,写成等式,21,自发辐射系数，单个原子在单位,时间内发生自发辐射过程的概率。,各原子自发辐射的光是独立的、,无关的 非相干光。,8,二受激辐射,E,2,E,1,N,2,N,1,全同光子,h,B,21,受激辐射系数,9,受激辐射光与外来光的频率、偏振方向、,相位及传播方向均相同(相干光）,-有光的放大作用。,10,三.吸收,E,2,E,1,N,2,N,1,h,上述外耒光也有可能被吸收，使原子,从,E,1,E,2,。,写成等式,B,12,吸收系数,11,A,21,、,B,21,、,B,12,称为爱因斯坦系数。,爱因斯坦在 1年从理论上得出,爱因斯坦的受激辐射理论为六十年代初实验上,获得激光奠定了理论基础。,B,21,=,B,12,12,3 粒子数反转,一.为何要粒子数反转,从,E,2,E,1,自发辐射的光，可能引起,受激辐射过程，也可能引起吸收过程。,必须,N,2,N,1,（,粒子数反转）。,产生激光必须,13,4 增益系数,激光器内受激辐射光,来回传播时，并存着,增益,光的放大；,损耗,光的吸收、散射、衍射、透射,（包括一端的部分反射镜处必要,的激光输出）等。,激光形成阶段：增益损耗,激光稳定阶段：增益损耗,增益,损耗,14,在激光的形成阶段,G,G,m,光放大,在激光的稳定阶段,G,=,G,m,通常称,-为阈值条件。,15,5光学谐振腔,激光器有两个反射镜，,它们构成一个光学谐振腔。,激励能源,全反射镜,部分反射镜,激光,16,光学谐振腔的作用：,1.使激光具有极好的,方向性,（沿轴线）；,2.增强,光放大,作用（延长了工作物质）；,3.使激光具有极好的,单色性,（选频）。,对于可能有多种跃迁的情况，,可以利用阈值条件来选出一种跃迁。,17,小结：产生激光的必要条件,.激励能源（使原子激发）,.粒子数反转（有合适的亚稳态能级）,.光学谐振腔（方向性，光放大，单色性）,18,激光的特性及其应用,方向性极好的强光束,-准直、测距、切削、武器等。,相干性极好的光束,-精密测厚、测角，全息摄影等。,19,