3、粒子数反转 ●在热平衡态下,原子数目按能级的分布规律是处在低能级上 的原子多于处在高能级上的原子,要获得激光,必须设法使得处 在高能级上的原子数多于处在低能级上的原子数,这称为“粒子 数反转”。某些物质的能级中存在“亚稳态能级”,在该能级上 原子能保持此状态较长时间,从而形成粒子数反转的状态。具有 亚稳态的物质称为激活物质或工作物质
3、粒子数反转 • 在热平衡态下，原子数目按能级的分布规律是处在低能级上 的原子多于处在高能级上的原子，要获得激光，必须设法使得处 在高能级上的原子数多于处在低能级上的原子数，这称为“粒子 数反转” 。某些物质的能级中存在“亚稳态能级” ，在该能级上， 原子能保持此状态较长时间，从而形成粒子数反转的状态。具有 亚稳态的物质称为激活物质或工作物质
3、粒子数反转 粒子数反转是激光产生的前提。一个原子可以在不同的能级 之间跃迁。在通常情况下,因为热力学的平衡态服从波尔兹曼分 布律,使得处于基态(最低能级)的原子数远远多于处于激发态 (较髙能级)的原子数,这种情况得不到激光。为了形成足够的 激发辐射,得到激光,就必须用一定的方法去激发原子群体,使 亚稳态上的原子数目超过基态,该过程称为粒子数反转 例如,氦氖激光器中,通过氦原子的协助,使氖原子中的两 个能级实现粒子数反转而获得激光。 qOo 粒子数反转示意图
• 3、粒子数反转 粒子数反转是激光产生的前提。一个原子可以在不同的能级 之间跃迁。在通常情况下，因为热力学的平衡态服从波尔兹曼分 布律，使得处于基态（最低能级）的原子数远远多于处于激发态 （较高能级）的原子数，这种情况得不到激光。为了形成足够的 激发辐射，得到激光，就必须用一定的方法去激发原子群体，使 亚稳态上的原子数目超过基态，该过程称为粒子数反转。 例如，氦氖激光器中，通过氦原子的协助，使氖原子中的两 个能级实现粒子数反转而获得激光。 粒子数反转示意图
4、激光器的基本结构 激光器按工作物质分类:固体激光器、液体激光器、 气体激光器和半导体激光器等 激光器按激光的频谱分类:红外激光器、可见光激 光器、紫外光激光器、X射线激光器、自由电子激光器、 原子激光器等。 氮氖激光器
4、激光器的基本结构 激光器按工作物质分类：固体激光器、液体激光器、 气体激光器和半导体激光器等。 激光器按激光的频谱分类：红外激光器、可见光激 光器、紫外光激光器、X射线激光器、自由电子激光器、 原子激光器等
所有激光器的结构大体相同,都由工作物质、谐振腔、激 励源三个基本部分组成。 1)工作物质—一这是发射激光的材料,只有能实现粒子数 反转的物质才能作为激光器的工作物质。 (2)谐振腔—是受激辐射光振动器,由放置在工作物质 两端严格平行的两块反射镜组成光学系统。 (3)激励源——是向工作物质输入能量的装置,由激励源 发出的光使工作物质受到激励而产生粒子数反转,即把大量的原 子从激态激励到激发态。 ·He-Ne激光器的原理示意图: 王仵物质 激光 激劢源 反射镜100% 反射镜
• 所有激光器的结构大体相同 ，都由工作物质、谐振腔、激 励源三个基本部分组成。 • (1) 工作物质—— 这是发射激光的材料，只有能实现粒子数 反转的物质才能作为激光器的工作物质。 • （2） 谐振腔—— 是受激辐射光振动器，由放置在工作物质 两端严格平行的两块反射镜组成光学系统。 • （3）激励源—— 是向工作物质输入能量的装置，由激励源 发出的光使工作物质受到激励而产生粒子数反转，即把大量的原 子从激态激励到激发态。 • He——Ne激光器的原理示意图：
5、常用激光器 (1)固体激光器 其工作物质是固体,常见的 有红宝石激光器、掺铷的钇铝石榴石激光器(工作物质 是氧化铝和氧化钇合成的晶体,并掺有氧化钕。激光是 由晶体中的钕离子放出,是人眼看不见的红外光,可以 连续工作,也可以脉冲方式工作。由于这种激光器输出 功率比较大,不仅在军事上有用,也可广泛用于工业 上。)、铷玻璃激光器等。 固体激光器的优点是工作物质小、机械强度高、容 易得到大功率的激光脉冲;缺点是激光的单色性与频率 的稳定程度都不如气体激光器。 早期的红宝石激光器是采用普通光源作为激发源。 现在生产的红宝石激光器已经开发出许多新产品,种类 也增多。此外,激励的方式也分为好几种,除了光激励 外,还有放电激励,热激励和化学激励等。激光器输出 功率比较大,不仅在军事上有用,也可广泛用于工业上 此外,钇铝石榴石激光器对治疗白内障和青光眼十分有 效
5、常用激光器 • （1）固体激光器—— 其工作物质是固体，常见的 有红宝石激光器、掺铷的钇铝石榴石激光器（工作物质 是氧化铝和氧化钇合成的晶体，并掺有氧化钕。激光是 由晶体中的钕离子放出，是人眼看不见的红外光，可以 连续工作，也可以脉冲方式工作。由于这种激光器输出 功率比较大，不仅在军事上有用，也可广泛用于工业 上。）、铷玻璃激光器等。 固体激光器的优点是工作物质小、机械强度高、容 易得到大功率的激光脉冲；缺点是激光的单色性与频率 的稳定程度都不如气体激光器。 早期的红宝石激光器是采用普通光源作为激发源。 现在生产的红宝石激光器已经开发出许多新产品，种类 也增多。此外，激励的方式也分为好几种，除了光激励 外，还有放电激励，热激励和化学激励等。激光器输出 功率比较大，不仅在军事上有用，也可广泛用于工业上。 此外，钇铝石榴石激光器对治疗白内障和青光眼十分有 效