【2017年整理】第二讲 激光原理 激光器基本结构.pptVIP

思考： 物质的吸收谱和辐射谱如何形成的？ Nd：YAG激光器是四能级系统 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 氦氖气体激光器是四能级系统 氖原子 在 间 实现粒子数反转分布 光的光增益 s 2 s 1 Ne s 3 s 1 2 s 3 2 He p 2 p 3 撞 电子碰撞激发 电 子 碰 激 发 管壁效应 自发辐射 632.8 nm 共振转移 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 产生激光的能级系统 （1） 三能系统 （2）四能级系统 三能级系统 四能级系统 红宝石激光器 钕玻璃激光器 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Postgraduate * 激光原理 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 本节课主要内容 能级 跃迁 自发辐射 受激辐射 受激吸收 粒子数反转 三能级和四能级 激光器基本结构 纵模 横模 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 按量子力学原理，原子只能稳定地存在于一系列能量不连续的定态中，这些定态称为原子的“能级”；原子能量的任何变化（吸收或辐射）都只能在某两个定态之间进行。我们把原子的这种能量的变化过程称之为跃迁。 E1 E3 E2 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 能级: 粒子的内部能量值 高能级: 能量较高的能级 低能级: 能量较低的能级 基能级: 能量最低的能级 (相应的状态称基态） 激发能级: 能量高于基能级的其它所有能级(相应状态称激发态) 6 ? 5 1 2 3 4 n 激发态 基态 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 辐射跃迁和非辐射跃迁 1.跃迁: 粒子由一个能级过渡到另一能级的过程 2.辐射跃迁: 粒子发射或吸收光子的跃迁(满足跃迁选择定则) ①发射跃迁: 粒子发射一光子ε = hv=E2－E1而由高能级跃迁至低能级; E2 E1 ②吸收跃迁: 粒子吸收一光子ε=hv=E2－E1 而由低能级跃迁至高能级. E2 E1 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3.无辐射跃迁: 既不发射又不吸收光子的跃迁(通过与其它粒子 或气体容器壁的碰撞、或其它能量交换过程) 4.激发态的平均寿命 τ : 粒子在激发态停留时间的平均值τ的 典型 值: 10-7～10-9秒 5.亚稳态:若某一激发能级与较低能级之间没有或只有微弱的辐射 跃迁, 则该态的平均寿命会很长(≥10-3秒), 称亚稳能级,相应的态为亚稳态。 一般，能级寿命 10-8 ? 10-9 S 如H原子 2p态 ? ? 0.16?10-8 S