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光的量子性和激光基础:激光的基本原理

发布日期:2014-07-08 点击:2198
光的量子性和激光基础
 
第三节     激光的基本原理

一、光在激活介质中的放大

三能级系统
a)粒子数呈玻耳兹曼分布
b)粒子数呈反转分布

二、光学谐振腔的作用

1、谐振腔的作用及激光振荡阈值条件

若高能级的原子自发发射一个不平行于腔轴线的光子,它虽然在通过介质时也能引起受激发射过程的发生,但它很快就跑出介质,从而不能形成光子的雪崩式放大作用,这种光子对激光振荡没有贡献。若发射光子传播方向沿着腔轴线,情况就完全不同,这个光子引起雪崩放大作用产生的同方向相干光子遇到腔端面的光学反射镜以后又被反射回到激活介质中,因而多次在激活介质中来回振荡,使雪崩式放大作用较长时间的存在下去,于是相干光子越来越多,从而实现受激发射的增益大大超过受激吸收和自发发射,着中现象称为光子的共振,谐振腔的这种作用也就称之为共振(或谐振)作用。

2、激光纵模:

激光器中的振荡频率
a)四个纵模
b)一个纵模

三、激光横模

谐振腔的几何表示

 

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