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激光的原理是什么
激光器一般包括三个部分。
1、激光工作介质
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,对实现粒子数反转世非常有利的。现有工作介质近千种,可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外,非常广泛。
2、激励源
为了使工作介质中出现粒子数反转,必须用一定的方法去激励原子体系,使处于上能级的粒子数增加。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子,称为电激励;也可用脉冲光源来照射工作介质,称为光激励;还有热激励、化学激励等。各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。为了不断得到激光输出,必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。
3、谐振腔
有了合适的工作物质和激励源后,可实现粒子数反转,但这样产生的受激辐射强度很弱,无法实际应用。于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。所谓光学谐振腔,实际是在激光器两端,面对面装上两块反射率很高的镜。一块几乎全反射,一块光大部分反射、少量透射出去,以使激光可透过这块镜子而射出。被反射回到工作介质的光,继续诱发新的受激辐射,光被放大。因此,光在谐振腔中来回振荡,造成连锁反应,雪崩似的获得放大,产生强烈的激光,从部分反射镜子一端输出。
激光的原理是什么
激光的原理:
光与物质的相互作用,实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子,同时改变自身运动状况的表现。微观粒子都具有特定的一套能级(通常这些能级是分立的)。
任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态(或者简单地表述为处在某一个能级上)。与光子相互作用时,粒子从一个能级跃迁到另一个能级,并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E,频率为ν=△E/h(h为普朗克常量)。
扩展资料:
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源,识别物体等的一门技术,传统应用最大的领域为激光加工技术。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术,传统上看,它的研究范围一般可分为:
1、激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2、激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微雕等各种加工工艺。
激光产生的基本原理包括
激光是一种高度集中的光束,产生于激光器中。激光的产生基于三个基本原理:受激辐射、光放大和反射。以下是对这三个基本原理的进一步解释:
1. 受激辐射:受激辐射是激光产生的核心原理之一。当一束光与物质相互作用时,光子会与原子或分子中的电子相互作用,使得电子跃迁到一个更高能级。当这个电子从高能级跃迁回低能级时,它会释放出一束与入射光子完全一致的光子。这个过程就是受激辐射。如果这个过程在一个受激辐射介质中不断重复,就会产生一束高度集中的激光。
2. 光放大:光放大是另一个重要的激光产生原理。在激光器中,激光束会经过一个放大介质,例如激光晶体或气体。这个放大介质被激活,使得原子或分子的电子从低能级跃迁到高能级,从而吸收外部能量。当这些电子跃迁回低能级时,它们会释放出一个光子。这个光子与激光束中的光子相互作用,使得激光束得到放大。这个过程可以在放大器中不断重复,最终产生一束高度集中的激光。
3. 反射:反射是保持激光束高度集中的重要原理之一。在激光器中,激光束经过一个反射器,例如一个半透明的镜子。这个反射器只允许激光束的一部分通过,反射另一部分回到放大器中。这个过程不断重复,使得激光束得到进一步放大,并保持高度集中的状态。
综上所述,激光的产生基于受激辐射、光放大和反射这三个基本原理。这些原理的相互作用产生了一束高度集中的激光束,具有许多重要的应用,例如在医疗、通讯、制造和科学研究等领域。
简述激光产生的原理
1. 受激吸收(简称吸收) 处于较低能级的
粒子
在受到外界的激发(即与其他的粒子发生了有
能量交换
的相互作用,如与
光子
发生非弹性碰撞),吸收了能量时,跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 2.
自发辐射
粒子受到激发而进入的高能态,不是粒子的稳定状态,如存在着可以接纳粒子的较低能级,即使没有外界作用,粒子也有一定的概率,自发地从高能级(E2)向低能级(E1)跃迁,同时辐射出能量为(E2-E1)的光子,光子
频率
=(E2-E1)/h。这种辐射
过程
称为自发辐射。众多
原子
以自发辐射发出
的光
,不具有
相位
、
偏振态
、传播
方向上
的一致,是
物理
上
所说
的非
相干光
。 3. 受激辐射、
激光
1917年爱因斯坦从理论上指出:除自发辐射外,处于高能级E2上的粒子还可以另一
方式
跃迁到较低能级。他指出当频率为=(E2-E1)/h的光子入射时,也会引发粒子以一定的概率,迅速地从能级E2跃迁到能级E1,同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播
方向
都相同的光子,这个过程称为受激辐射。 可以设想,如果大量原子处在高能级E2上,当有一个频率 =(E2-E1)/h的光子入射,从而激励E2上的原子产生受激辐射,得到两个
特征
完全相同的光子,这两个光子再激励E2能级上原子,又使其产生受激辐射,可得到四个特征相同的光子,这意味着原来的光
信号
被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。
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