激光

4年前 (2021-03-03)阅读419回复0
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谐振腔有其固有频率

光在其中会发生干涉,只有符合其固有频率的光才得以加强

与其固有频率不同的光不会因干涉而消失,但由于得不到加强,在不断反射中逐渐耗尽了,所以可以选择频率

就是形成驻波。形成驻波则谐振腔的程度一定是半波长的整数倍。那么半波长容易确定了,波长就定了,频率也就定了。

  激光是由原子受激辐射产生的光,当原子中的某一电子处于较高能能时,若有一个能量恰巧等于光子在该能能与基态的能量差,则电子就会受该光子激发而发射出一个同频率同方向同偏振动态同相位和同速率的光子。但是电子在高能级时,更多的是自发辐射自然光子回到低能级去。

  所以激光发射器产生激光有先决条件是:实现粒子数反转(即高能态的粒子数量远多于低能态的粒子数)和有具够多的能激发电子产生受激辐射的光子。

光学共振腔又叫谐振动腔,它的作用就是使上述频率的光(光子)在谐振动腔来回反射,这就会产生多光束干涉,并使其合成振幅加强(即光共振动,所以才叫共振动腔)。

  

  根据干涉条件,光在腔内的来回一次的路程2d应是波长的整数倍,

即 2d=jλ (j为整数)

而其它频率的光因波长不符合共振动条件而干涉相消,不能在共振动腔内存在。

能在共振动腔内不符合共振动条件的光波长当然不只一个,但它们频率相差太远,不能使电子产生受激辐射,所以,光学共振腔能选择激光的频率。

  激光发射器 也称为“光激发射器”或“莱塞”。利用受激辐射原理使光在某些受激发的工作物质中放大或发射的器件。用电学、光学及其他方法对工作物质进行激励,使其中一部分粒子激发到能量较高的状态中去,当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时,由于受激辐射作用,该工作物质就能对某一定波长的光辐射产生放大作用,也就是当这种波长的光辐射通过工作物质时,就会射出强度被放大而又与入射光波位相一致、频率一致、方向一致的光辐射,这种情况便称为光放大。

  激光器一般由三个部分组成:(1)能实现粒子数反转的工作物质。例如氦氖激光器中,通过氦原子的协助,使氖原子的两个能级实现粒子数反转;(2)光泵:通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的方法称为光泵法。例如红宝石激光器,是利用大功率的闪光灯照射红宝石(工作物质)而实现粒子数反转。

  造成了产生激光的条件;(3)光学共振腔:最简单的光学共振腔是由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁,辐射出平行于激光器方向的光子时,这些光子将在两反射镜之间来回反射,于是就不断地引起受激辐射,很快地就产生出相当强的激光。

  这两个互相平行的反射镜,一个反射率接近100%,即完全反射。另一个反射率约为98%,激光就是从后一个反射镜射出的。激光器的种类很多,如氦氖激光器、二氧化碳激光器,红宝石激光器、钇铝石榴石激光器,砷化镓激光器,染料激光器,氟化氢激光器和氩离子激光器等等。

  

光学的谐振腔,用两个反射镜,稍微有点透射,一个激光在反射镜里来回走的时候,会产生光的共振现象,只能选择一定频率、一定模式的光,叫做光学的谐振腔,不光是一个方向,是三维的谐振腔,存在的光的电磁场只有一个特定的频率,一个特定的模式。黄的里面放了单个原子,不再是人造原子,叫做量子。

  最基本的有一个低能性,就有一个高能性。当电子从低能极往高能极跳的时候就会放出一个光子,有一个特定的频率。只有当放出的光跟谐振腔的光一模一样,频率一样,模式一样,它才能够在光斜枪里存在,利用这个可以走向单光子的发射。不到一微米,有一个人造原子,希望在光谐腔里只有一个原子。

  

从某个地方发射的光源,沿着光纤把它分开传过去,跟它相间的红的,当中有一个光子环。从光纤传过来的光,波长不是很干净,包含了很多波长。这个光子环实际上是光学的谐振腔。如果是反射镜,光可以产生共振的状况。光绕一圈回到原点,跟原来的相位只是差0或者2兀的N倍,就是互相增强的,就会起到增强的作用,根据需要,在红颜色里选择不同频率的光。

  

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