识权! 摄子 光波 拟于 光渡 图1.14振子与光波之间的能量传递 (a)振子从光波接收能量。能量从光波移到振于,振予 振辐变大,相当于光的吸收。 (b)振子给光波能量。能量从振子移到光波,振于振幅 变小,相当于受激辐射 三、光谱 光源出来的光,通过如图115的分光器,可以按波长大小的 次序分解开来。 线状谱是由原子离散能级间的跃迁产生,因而按各原子固有 的规律排列。线状谱也叫做原子光谐。 带状谱由分子能级间的跃迁产生,也叫做分子光谱。 产生连续光谱的原因很多,最普通的是由高温物体放出,也有 从原子或分子的某些状态放出。 这样放出的光谱统称为发光光谱。 以连续光谱光源的光照射某种物质时,某特有的波长部分的 光就被该物质吸收,故在光谱上特定波长部分出现缺漏,这种光谱 叫做吸收光谱。吸收有时以费状谱形式,有时以带状谱或连续谱 形式发生。 10
准直送镜 器提您 缝險 光源 逻镜 镜 软片或千板 图I.15分光装置和光谱 )k血忙叫Ⅲ工 .≌ C 3 I IlI 【◆)连缤详 各种光谱 3激光振蕩器 上述情况可说明激光器是一种新型的光源。它能发出与普通 光源在特性上截然不同的光。激光器可以看成相当于电子振荡电 路的光波振荡器。在电子振荡电路中,用某种方法产生的振荡受 电阻等的影响而衰减,为使振荡继续发生,必须从电源补充能量。 此外还有从输出端反馈一部分功率的振荡方法。同理,激光器作 为光波振荡器也可同样说明。为了比较图117和图1.18分别示 出电子振荡电路和光波振荡器的示意图。 激光振荡的基本过程是光的受激辐射。如前所述,作为振子 的原子和光波的相位相反时,能量从振子移到光波,使光波变强
器提假 电源(能源) 本复制M 重招关知识权 输出 放大电路 振荡电流 反馈电路 图1.17电子振荡电路 能源(光源或电源) 激光器输出端 目匪···圉珒 反射镜 反射镜(反近过少量的光 图1.18光波振荡器即激光器 从粒子的角度来看:设有能量分别等于E1E2的两个原子 能级,令E2>E12如果以能量等于E2-E1→h的光子照射处 于激发态E2的原子,则原子受刺激同时跃到E态,放出能量等 于E2-E1=h的光子。 相对应地从波的角度考虑,则放出的光加强了入射光,此光 不仅在频率上,而且在相位,偏振方向,传播方向都和入射光相同。 图119示出上述过程。 产生激光振荡的要素有,激光物质,光谐振器及潋发装置。激 光物质须用光或电的方法激发到后面将说明的“反转分布状态”。 如果在处于反转状态的激光物质的某一点,发生频率=B,E k 的光的自发辐射,则该处的激发态原子受自发辐射感应,发出相 位、传播方向、偏振方向、频率都相同的光子,这些光子又感应其他 激活态原子,依次相继产生受激辐射。 光谐振器由放置于激光物质两端的严密平行的平面或凹面 反射镜所构成。图120示出由平虿反射镜构成的振荡器。瀲光
振予处子能量较大的害 探子处子能量小的态 振子 () 祖互作用 的 能量较小的旋 封间能量较大的波 入射光子 E一 频事y 入射光子- )奇O传苏 受激辐剡光于 光于数增多 飘子处于能量较高的志 罪子到能量较低的态 因1.19受激辐射的模 (a)波动摸型;(b)粒子模型 反射镜 反射髓 (完全反射面 仅过少量光) 图1.20激光振荡 受激辐射加强的光,来回反射。平行于光轴方向的光链锁放大,而 光轴方向以外的光逸出外面成为损耗
光轴方向垂直于平面镜面。在偏斜于光轴的方向的受激辐射光直 接逸出激光物质之外,变成损耗。而只有那些发射方向与光轴真 正平行的光子才能经过反复反射链锁式地放大,结果使增益超过 损耗率终于产生振荡。激光器由于受激发射所特有的相位关系, 能在光轴方向发射相位~致,指向性好的光。为从激光振荡器取 出振荡光,让一侧的反射镜的反射率稍低,使光能够透过。与电子 电路相类似,这里光谐振器的反射面起着光振荡器的反馈作用。 1-4激光振蕩的波长,激光器的种类 激光器振荡光波长(或频率),只取由激光物质的原子或分子 能级间的跃迁所决定的一系列定值,而不是任意值。激光器所 能产生的频率范围,随激光器种类的增多而大大增加。目前状况 示于图121。由图可知,激光振荡波长从短的024微米的紫外线 开始,包括可见光近红外、红外,直到长的远红外(亚毫米)范围。 现在已知最长波长为774微米(0774毫米)。当然,不是说一种激 光器就能够发出这么广范围的所有波长,一种激光器所能发射的 振荡谱线数,少则只有一条,多则有几十条,分子激光器还能更 多 激光器的分类方法有许多,按工作物质分类,如: 中性原子激光器 氮氖激光器 气体激光器{高子激光器 激光器、氪激光器 分于激光器 二氧化磯激光器、氟化氢激光器HO激光器 晶体激光器 红宝石激光器、钇铝石榴石(YAG)激光器 固体激光器非品体激光器 钕玻璃激光器 玻璃激光器 塑料激光器 液体激光器 无机液体激光器二氯氧化硒(SeOC2)微光器 有机液体光器 蜚合物激光器、荣料激光器 p结激光器 G&As,GaSb激光器 半导体激光器电子束激励敝光器cds,zns激光墨 光激励半导体激光器GaAs,PbT微光器