2激光的产生 普通光源的发光—受激吸收和自发辐射 常见光源的发光(如电灯、火焰、太阳等地发光)是由于物质 在受到外来能量(如光能、电能、热能等)作用时,原子中 的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级,即原子 被激发激发的过程是一个“受激吸收”过程。处在高能级 界作角下会自发地向低能级(E1)跃迁,跃迁时将产生光 (电磁波)辐射。辐射光子能量为 ho=E2-E1 这种辐射称为自发辐射。原子的自发辐射过程完全是一种随 机过程,各发光原子的发光过程各自独立,互不关联,即所 辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方,另外位相 偏振状态也各不相同。由于激发能级有一个宽度,所以发射 光的频率也不是单一的,而有一个范围
2 激光的产生 普通光源的发光——受激吸收和自发辐射 常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等地发光）是由于物质 在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中 的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子 被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。处在高能级 （E2)的电子寿命很短（一般为10－8～10－9秒），在没有外 界作用下会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光 （电磁波）辐射。辐射光子能量为 hυ=E2-E1 这种辐射称为自发辐射。原子的自发辐射过程完全是一种随 机过程，各发光原子的发光过程各自独立，互不关联，即所 辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外位相、 偏振状态也各不相同。由于激发能级有一个宽度，所以发射 光的频率也不是单一的，而有一个范围
激光 激光英文单词为:Lase它是英文 Light Amplification by stimulated Emission of Radiation的缩写,意思是受激辐射的光放大
激光 激光英文单词为：Laser,它是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的缩写,意思是受激辐射的光放大
受激辐射和光的放大 受激辐射的概念是爱因斯坦于1917年在推导普眀克的黑体辐射 公式时,第一个提出来的。他从理论上预言了原子发生受激辐 射的可能性,这是激光的基础 受激辐射的过程大致如下:原子开始处于高能级E2,当一个外 来光子所带的能量hU正好为某一对能级之差E2E1,则这原子可 以在此外来光子的诱发下从高能级E2向低能级E1跃迁。这种受 激辐射的光子有显著的特点,就是原子可发出与诱发光子全同 的光子,不仅频率(能量)相同,而且发射方向、偏振方向以 及光波的相位都完全一样。于是,入射一个光子,就会出射两 个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大这种在受激过 程中产生并被放大的光,就是激光
受激辐射和光的放大 受激辐射的概念是爱因斯坦于1917年在推导普朗克的黑体辐射 公式时，第一个提出来的。他从理论上预言了原子发生受激辐 射的可能性，这是激光的基础。 受激辐射的过程大致如下：原子开始处于高能级E2，当一个外 来光子所带的能量hυ正好为某一对能级之差E2-E1,则这原子可 以在此外来光子的诱发下从高能级E2向低能级E1跃迁。这种受 激辐射的光子有显著的特点，就是原子可发出与诱发光子全同 的光子，不仅频率（能量）相同，而且发射方向、偏振方向以 及光波的相位都完全一样。于是，入射一个光子，就会出射两 个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大这种在受激过 程中产生并被放大的光，就是激光
粒子数反转 个诱发光子不仅能引起受激辐射,而且它也能 引起受激吸收,所以只有当处在高能级的原子数 目比处在低能级的还多时,受激辐射跃迁才能超 过受激吸收,而占优势。由此可见,为使光源发 射激光,而不是发出普通光的关键是发光原子处 在高能级的数目比低能级上的多,这种情况,称 为粒子数反转。但在热平衡条件下,原子几乎都 处于最低能级(基态)。因此,如何从技术上实 现粒子数反转则是产生激光的必要条件
粒子数反转 一个诱发光子不仅能引起受激辐射，而且它也能 引起受激吸收，所以只有当处在高能级的原子数 目比处在低能级的还多时，受激辐射跃迁才能超 过受激吸收，而占优势。由此可见，为使光源发 射激光，而不是发出普通光的关键是发光原子处 在高能级的数目比低能级上的多，这种情况，称 为粒子数反转。但在热平衡条件下，原子几乎都 处于最低能级（基态）。因此，如何从技术上实 现粒子数反转则是产生激光的必要条件
生激光的第三个条件: 前面分析了产生激光的必要条件是受激 辐射,而粒子数反转又是产生激光的 个条件,激光的产生必须选择合适的工 作介质,可以是气体、液体、固体或半 导体。在这种介质中可以实现粒子数反 转,以制造获得激光的必要条件。显然 亚稳态能级的存在,对实现粒子数反转 是非常必须的
前面分析了产生激光的必要条件是受激 辐射，而粒子数反转又是产生激光的一 个条件，激光的产生必须选择合适的工 作介质，可以是气体、液体、固体或半 导体。在这种介质中可以实现粒子数反 转，以制造获得激光的必要条件。显然 亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转 是非常必须的。 产生激光的第三个条件：