激光器简介

图灵视控

能发射激光的装置称为激光器。

产生激光的两个条件：粒子数反转、增益大于损耗。

激光器中必不可少的结构有：激励源、具有亚稳态能级的工作介质，另外激光器一般都具有谐振腔。

激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。（1）光学激励是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的；（2）电激励是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的；（3）化学激励是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的；（4）核能激励是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。

激光的工作物质（也称激光增益媒质）是用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系。因此，工作物质应具有合适的能级结构和跃迁特性，即尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去。工作物质有各种形式：固体、气体、半导体、液体等。

谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模）。

根据工作物质的不同可把激光器分为以下几类：固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器、自由电子激光器。（1）固体激光器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）气体激光器的工作物质是气体，可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）液体激光器的工作物质分为两类，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；（4）半导体激光器以一定的半导体材料为工作物质，原理是通过一定的激励方式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；（5）自由电子激光器的工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射。