民升資訊：激光由來(lái)你了解嗎？
世界上第一束激光是由1960年的加州修斯實(shí)驗室研發(fā)成功，西奧多·梅曼發(fā)明的紅寶石激光器，開(kāi)啟了人類(lèi)創(chuàng )造激光、利用激光改造世界的大門(mén)。往后的幾十年來(lái)，激光科技不斷的發(fā)展更新，激光技術(shù)的應用已經(jīng)進(jìn)入了我們生活中的方方面面。
很多人可能只知道激光十分的強大，可作用的用途十分的廣泛，但不清楚激光到底是怎么來(lái)的，是如何產(chǎn)生的。因此，民升激光小編就用通俗易懂的話(huà)語(yǔ)，為大家解說(shuō)一下激光形成的原理。
想了解激光的形成原理，首先要清楚什么是能級，“能級”簡(jiǎn)單的說(shuō)就是每一個(gè)原子（實(shí)際上核外電子）攜帶一定能力的狀態(tài)，不同的能級表示原子攜帶的能量不同。能級越高其核外電子能量就越高，越容易脫離原子核的束縛。為了方便大家更透徹的理解，就以原子結構最簡(jiǎn)單的氫原子作為例子來(lái)講解一下。
n表示量子數，對應原子的能級E。n＝1時(shí)，表示的是氫原子穩定狀態(tài)下的能級，稱(chēng)為基態(tài)（E1能級）。n＝2、3、4等，稱(chēng)為激發(fā)態(tài)（E2能級、E3能級、E4能級等）。根據丹麥物理學(xué)家玻爾的理論，原子處于穩定的基態(tài)時(shí)，如果受到外界的激發(fā)，吸收相應的外界能量，會(huì )躍遷到較高的能級上形成激發(fā)態(tài)。
理解能級結構之后，來(lái)看看激光是怎么形成的。同樣為方便理解，還是以結構最簡(jiǎn)單的紅寶石激光器為例進(jìn)行講解。紅寶石激光器屬于固體激光器，工作物質(zhì)是紅寶石棒，晶體基質(zhì)為Al2O3，摻有占總重量0.05％的Cr2O3。紅寶石中的激光作用是通過(guò)Cr3＋（鉻離子）的受激發(fā)射過(guò)程而實(shí)現的，因而Cr3＋通常稱(chēng)為激活離子，它是紅寶石中產(chǎn)生激光的“主體”。而紅寶石的主要成分氧化鋁只是容納鉻離子的基質(zhì)，對激光作用只起間接作用。
當泵浦光照射紅寶石時(shí)，處于基態(tài)的Cr3＋離子吸收特定波長(cháng)的光躍遷到E3能級，Cr3＋離子在這個(gè)能級上壽命很短（極不穩定，約存在10－9s），因而迅速通過(guò)無(wú)輻射躍遷（無(wú)輻射躍遷是指原子通過(guò)原子碰撞的形式將能量與外界進(jìn)行交換，即晶體內部熱運動(dòng)，從而發(fā)生能級改變，期間既不發(fā)射也不吸收光子）躍遷到E2能級。
E2能級壽命較長(cháng)（約有3ms），稱(chēng)為亞穩態(tài)能級，在這個(gè)能級上可以聚集較多的Cr3＋離子。當外界泵浦足夠強的時(shí)候，會(huì )在E2能級和E1能級間形成粒子數反轉，即E2能級上Cr3＋離子數量比E1能級多。
在實(shí)現粒子數反轉后，每一個(gè)能量為hν的外來(lái)光子都將激發(fā)E2能級上的一個(gè)原子使其躍遷到基態(tài)，同時(shí)釋放一個(gè)能量為hν的光子，光子總能量也就1變2，2變4，4變8……從而實(shí)現了受激輻射放大（增益）過(guò)程。由于光學(xué)諧振腔對光增益存在損耗，只有受激輻射放大的增益大于激光器內的各種損耗時(shí)，才會(huì )輸出激光。
? 2017 深圳市民升激光科技有限公司 版權所有 
粵公網(wǎng)安備 44030702001522號
微信二維碼
阿里巴巴二維碼
