激光原理及激光器简介-英文PPT
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激光原理及激光器激光(Laser)是一种利用激光谐振腔产生的高强度、高单色、高相干和高直线度的电磁波。
激光器是产生激光的设备。
激光器的基本构成包括光学增益介质、激发装置、光反馈装置和光输出装置。
光学增益介质可以是固体、液体、气体或者半导体,激发装置用于提供能量激发光学增益介质,光反馈装置用于形成谐振腔,光输出装置用于从激光器中输出激光束。
激光的基本原理由电磁辐射理论和量子力学相结合得到解释。
根据电磁辐射理论,一个具有稳定振荡的电荷分布会产生辐射场,辐射场的强度与震荡频率一致。
同样地,一个稳定振荡的原子或分子会产生与震荡频率一致的辐射场。
根据量子力学,原子或分子的能量级是分立的,而能级之间的跃迁需要满足一定的条件。
当原子或分子在跃迁时,辐射场会产生激光。
激光的频率与原子或分子能级之间的跃迁能量差有关。
激光器的工作过程一般分为激发阶段、辐射阶段和放大阶段。
在激发阶段,光学增益介质中的原子或分子被外部能量激发到激发态。
在辐射阶段,激发态的原子或分子通过自发辐射或受到外部的刺激而在原子或分子原位跃迁,产生辐射光。
在放大阶段,通过光反馈装置和光输出装置,辐射光被多次反射和放大,形成相干、高强度的激光束输出。
在激光器中,光学增益介质的选择对激光器的性能至关重要。
常见的光学增益介质包括气体(如氦氖、二氧化碳等)、固体(如Nd:YAG、Nd:YVO4等)和半导体(如氮化镓、砷化镓等)。
不同的光学增益介质有其各自的特点和应用范围。
激光器分为多种类型,包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器和光纤激光器等。
气体激光器利用气体的激光增益特性产生激光,常见的有氦氖激光器、二氧化碳激光器等;固体激光器利用固体材料的激光增益特性产生激光,常见的有Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器等;半导体激光器以半导体材料为光学增益介质,利用固体摩擦电子的特性产生激光,常见的有半导体激光二极管等;光纤激光器利用光纤的激光增益特性产生激光,常见的有光纤激光器、光纤光栅激光器等。