二部分III激光产生的基本原理.ppt
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1、,激光的基本原理及特性,第二部分 激光产生的 基本原理,三、激光产生的基本原理 (一)、激光的形成及产生的基本条件 1、粒子数反转分布,反转分布,E,E1,E2,n1,n2,n3,E,n,玻尔兹曼分布,E1,E2,n1,n2,n3,单位时间内STE增加的光子数密度 单位时间内STA减少的光子数密度,激光的基本原理及特性,反转分布 受激辐射 占主导 光放大 有增益,正常分布 受激吸收 占主导 光衰减,吸收,N2 N1,N2 N1,增益介质:处于粒子数反转分布状态的物质,为实现粒子数反转分布,要求在单位时间内激发到上能级的粒子数密度越多越好, 下能级的粒子数越少越好,上能级粒子数的寿命长些好。,第
2、二部分 激光产生的 基本原理,激光的基本原理及特性,2、激光器的基本结构,STE光子集中在几个模式,开放式光谐振腔使特定(轴向)模式的增加, 其它(非轴向)模式数 逸出腔外,使轴向模有很高的光子简并度。,工作物质, 光学谐振腔, 激励能源是一般激光器的三个基本部分。,轴向模,非轴向模,技术思想的重大突破 F-P 光谐振腔,第二部分 激光产生的 基本原理,激光的基本原理及特性,3、激光产生的基本条件及激光形成过程,激光形成过程:,泵浦(抽运),粒子数反转,受激放大,振荡,放大,达到阈值,激光输出,阈值:产生激光所要需的最低能量,粒子数反转分布是STE占优势(产生激光)的前提条件 依靠外界向物质提
3、供能量(泵浦或称激励)才能打破热平衡, 实现粒子数反转 激励(泵浦)能源是激光器基本组成部分之一 光(闪光灯,激光)、电(气体放电,电注入)、化学 、核,第二部分 激光产生的 基本原理,激光的基本原理及特性,(二)、光学谐振腔及激光的模式 1、光腔的构成及稳定条件 光学谐振腔的作用:提供反馈和模式选择,另:折叠腔、环形腔、复合腔 复合腔腔内加入其它光学元件,如透镜,FP标准具等,(a) 闭腔 (b) 开腔 (c) 气体波导腔,腔的构成与分类,半导体激光器 介质波导腔,2 1, 3,第二部分 激光产生的 基本原理,激光的基本原理及特性,非稳定腔 傍轴光线有限次反射后便逸出腔外 几何偏折损耗大(高
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- 部分 III 激光 产生 基本原理
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