单模非均匀加宽氦氖激光器.docVIP

单模非均匀加宽氦氖激光器 姓名：xxx 专业：应用物理 学号：xxxxxxx 【摘要】本文从激光的起源开始介绍，讨论了受激辐射理论，激光器的产生和发展过程。又分别讨论了氦氖激光器，实现单模的方法，以及非均匀加宽产生的机理。最后讨论了单模非均匀加宽氦氖激光器。探讨了单模非均匀加宽氦氖激光器的性能。 【关键字】 受激辐射 氦氖激光器 非均匀加宽 单模 单模非均匀加宽氦氖激光器 1、激光的起源 “激光”一词是“LASER”的意译。在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器”、“光受激辐射放大器”等。1964年，钱学森院士提议取名为“激光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用。 1917年，爱因斯坦在玻尔的原理结构基础上，提出了受激辐射理论，为激光的出现奠定了理论的基础； 1947年，Lamb和Reherford在氢原子光谱中发现了明显的受激辐射，这是受激辐射第一次被实验验证。 1960年5月，休斯实验室的梅曼和Lamb共同研制的红宝石激光器发出了694.3nm的红色激光，这是公认的世界上第一台激光器。1960年这种新光源一一激光器诞生时，犹如一声春雷震动了世界各国的科学领域，并很快走出实验室而获得了广泛的应用。现在，激光已进入世界各国科学技术的最前列，渗透到国民经济各部门，参与了日常生活的各方面。 激光产生的机理 1916年爱因斯坦首次提出受激发射理论的论文——《关于辐射的量子理论》爱因斯坦在论文中提出基本假设:分子可以处于一系列互不连续状态这些状态对应的能量如果分子是温度为T的气体，那末单位时间内出现状态的次数可由统计力学关于正则状态分布的公式得出。式中表示这个状态的统计“权重”。其次爱因斯坦又提出下列假设: 1)自发发射。一个分子可以从状态跃迁到较低状态发出频率为ν的辐射能而不用外界因素激发。这种跃迁在时间间隔dt内发生的几率为 (1) 2)受激吸收和受激发射。在具有频率ν的单色辐射能密度作用下，一个分子可以从状态跃迁到。在这过程中分子吸收能量dt时间内发生的几率为 (2) 在同一辐射能作用下，分子从状态跃迁到也同样是可能的。在这过程中，分子的能量被释放出来。根据几率定律 （3） 在每一单位时间内(2)类基元过程的平均发生次数应该等于(1)和(3)两类次数之和。因此， (5) 移项得 (6) （7） 便可得出普朗克公式。公式(7)表示受激吸收、受激发射和自发发射系数的关系。 2、激光器的诞生和发展 1960年7月，在美国加利福尼亚州休斯飞机公司研究实验室工作的科孚家梅填汉斯，首一先发明了历史上第一合激光器~红宝石(Ruby)固体脉冲激光器。他用了一块边一长约1厘米的人造红宝石，把它相对的两面镀上银。当晶体放在一架闪光灯(灯光被长为5500埃)下照射时，使能级实现粒子数反转，晶体便产生了一种波长为6943埃的脉冲辐射。这是一种恰好在可见光内的深红色激光。 3、氦氖激光器 氦一氖激光器是具有连续输出特性的气体激光器，尽管它的输出功率不大(一般为毫瓦级，最大的也只有近百毫瓦)，但由于它的结构简单、操作方便、造价低廉，并且输出可见激光—红光。因此它在精密测量、准直、导向和全息照相等方面得到广泛的应用。 He-Ne激光器的激活介质是Ne原子，He的作用是起辅助泵浦作用，因为He的某些亚稳能级与Ne的能级共振，可以极为有效地以共振能量转移来抽运Ne的某些能级以卖现粒子数反转.由于技术的成熟，Hc一Ne激光的输出谱线和输出功率都有了很大的改进。目前He-Ne激光器可以输出从可见到红外许多条谱线，功率也从零点几毫瓦提高到几百毫瓦.He-Ne激光器的光束质量在迄今所有激光器中名列榜首，被认为是当今频率最稳定，单色性，相干性最好的激光器。 图3是氦原子和氖原子的能级图。氖原子的受激跃迁产生激光，不同能级的受激跃迁产生不同波长的激光，主要的有6328埃、1.15微米和3.39微米我们已经知道，在正常情况下，一个原子(或分子)体系中绝大部分的原子处于能量最低的基态，只有少数原子处于能量较高的激发态。而且，能级的能量愈大，处于这个能级上的粒子数也愈少。但当