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激光器的诞生 红 宝 石 激 光 器 1965年，第一台可产生大功率激光的器件--二氧化碳激光器诞生。 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。 二氧化碳激光器 激光原理简介 LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ----受激辐射发射的光放大器 激光产生的机理简介： 激光产生的机理简介： 假如电子处于高能态，然后跃迁到低能态，则它以辐射的形式发出能量，可以有两种途径： 一是电子无规则地转变到低能态，称为自发发射。 二是一个具有能量等于两能级间能量差的光子与处于高能态的电子作用，使电子转到低能态，同时产生第二个光子，这一过程称为受激发射，即用一个光子去激发位于高能级的电子使之放出光子，受激发产生的光就是激光 激光产生的机理简介： 由于激光是受激发射，因此，可以发出波长相同的纯单色光，其相同波长单色光具有相干性，即时间相关性和空间相干性，所以激光具有很大的能量密度。 **相干性：使两个或多个波动具有能够产生干涉效应的相位关联的属性。在物理学中，干涉是指满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布 激光产生的机理简介： 1 波尔兹曼统计分布 根据统计力学原理，大量相同粒子处于热平衡温度下，粒子数按照能级的分布服从波尔兹曼定律 K-波尔兹曼常数，T-绝对温度； N1，N2分别是能级E1，E2上的粒子数； 热平衡下绝大部分粒子处于基态，即，处于低能级上的粒子数在热平衡情况下总多于高能级上的粒子数，因而受激发吸收占总优势，这叫粒子数正常分布。 2 光的吸收和发射 受激吸收：处于低能级的原子吸收入射光子，然后跃迁到高能级，由此造成的粒子数变化速度与入射单色光能量密度以及能级E1上粒子数N1成正比 自发发射：跃迁到能级E2上的原子是不稳定的，它会自发通过辐射一个能量的光子返回到能级E1上 受激发射：处于高能级上的原子不仅可以自发发射，而且可以在入射光的感应下受激发射，跃迁到能级E1上，这种过程称为受激发射，所产生的受激发射光子与入射光子有相同的模式，由受激发射造成的高能级粒子数随时间的变化与入射单色辐射能量密度以及E2能级上粒子数有一定关系。 3 粒子数反转 要想使受激辐射占优势或者占主导地位，就必须使N2》N1， 如果借助于外界的激励，破坏粒子的热平衡分布，就是使高能级E2上的粒子数N2大于低能级E1上的粒子数N1，由于它同正常分布相反，所以叫做粒子数反转分布 粒子数反转分布的作用在于当外来光辐射时，受激辐射总是大于受激吸收，因此产生了光的放大信号。实验表明许多物质，例如He-Ne,C02， 红宝石等，给予一定的激励后，能实现这种反转分布，它为激光的产生提供了基础。 形成激光的三个条件 产生激光必要条件 激光产生过程 激光特性 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器主要分为以下几大类： ①固体（晶体和玻璃）激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的； ②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等； ③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用； ④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用； 四十多年来，激光器的品种迅速增加： 固体激光器 半导体激光器 化学激光器（HF/DF激光、氧碘化学激光器、CO2激光、燃料激光、氦氖激光） 自由电子激光器 x射线激光器 准分子激光器 金属蒸气激光器等。 激光器的输出水平不断提高： 中、小功率器件 高功率、高能量激光器； 脉冲体制从连续波、准连续波到各种短脉冲、超短脉冲的激光。 连续的高能激光单次输出能量已达百万焦耳以上； 超短脉冲：10-9s 10-12s 10-15s 10-18s 脉冲就是隔一段相同的时间发出的波（电波/光波等等）等机械形式。 激光脉冲指的是脉冲工作方式的激光器发出的一个光脉冲，简单的说，好比手电