2010级 光信息 金旭《激光原理及应用》论文

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1、贵州民族大学信息工程学院激光产生条件专业：光信息科学与技术学生姓名：金旭学生学号：20100704018指导教师：葛一凡完成时间：2012年12月1日摘要前言目录1.1概念理解1.1.1自发辐射1.1.2受激吸收1.1.3受激辐射1.1.4受激吸收和受激辐射之间的关系1.2激光产生的条件1.2.1粒子数反转分布1.2.2光学谐振腔第一章：激光产生的条件..............................................................................1第二章：激光器

2、的组成...................................................................................3第二章:激光器的组成.....................................................................................4第二章:激光器的组成......................................................................

3、...............42.1激光工作介质2.2激励源2.3谐振腔第三章：光学谐振腔的调节...........................................................................5第四章：激光产生条件的讨论............................................................................64.1谐振腔质量4.1.1几何偏折损耗4.1.2衍射损耗4.1.3腔镜反射不完全引起的损耗。4.

4、2谐振腔共轴条件4.3谐振腔的稳定性3.1光学谐振腔的调节方法激光的产生条件摘要在光和物质的作用下，介质中存在着两个物理过程——吸收和受激辐射。而激光是靠介质内的收激辐射向外发出大量的光子而形成的，所以要产生激光就必须要受激辐射大于吸收，以便入射光得到放大。要实现光的放大，第一需要一个激励光源，用于把介质的粒子不断地由低能级抽运到高能级上去；第二需要有适合发光介质，它能在外界激励能源的作用下形成的粒子数密度反转分布状态。所以，激光主要由增益介质、谐振腔、激励能源三部分组成。关键字：激光、增益介质、谐振腔、受激辐射前言激光

5、实际上是一种受激辐射光放大（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）。如果用某种激励方式，将介质的某一对能级间形成粒子数反转分布，由于自发辐射和受激辐射的作用，将有一定频率的光波产生，在腔内传播，并被增益介质逐渐增强、放大。因为受激辐射产生相干光子，而自发辐射产生非相干光子。如果我们能创造一种情况，使腔内某一特定模式（或少数几个模式）的单色能量密度大大增加，而其他所有模式的单色能量密度很小，就能在这一特定（或少数几个）模式内形成很高的光子简并度。也就是说，使相干

6、的受激辐射光子集中在某一特定（或几个）模式内，而不是均匀分配在所有模式内。受激辐射的几率，自发辐射的几率，如果能使受激辐射的几率远大于自发辐射的几率即就能使增益介质中受激辐射占绝对优势，我们采用光学谐振腔实现这一设想。这篇论文正是论述了调节光学谐振腔产生激光的方法和其产生的激光的纵横膜的分析。第一章：激光产生的条件1.1概念理解1.1.1自发辐射指高能级的电子在没有外界作用下自发地迁移至低能级，并在跃迁时产生光（电磁波）辐射，辐射光子能量为hv=E2-E1，即两个能级之间的能量差。这种辐射的特点是每一个电子的跃迁是自发的

7、、独立进行的，其过程全无外界的影响，彼此之间也没有关系。因此它们发出的光子的状态是各不相同的。这样的光相干性差，方向散乱。1.1.2受激吸收受激吸收就是处于低能态的原子吸收外界辐射而跃迁到高能态。电子可通过吸收光子从低能级跃迁到高能级。普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等的发光）都是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。1.1.3受激辐射受激辐射是指处于高能级的电子在光子的“刺激”或者“感应”下，跃迁到低能

8、级，并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。受激辐射的最大特点是由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原来的光子具有完全相同的状态。它们具有相同的频率，相同的方向，完全无法区分出两者的差异。这样，通过一次受激辐射，一个光子变为两个相同的光子。这意味着光被加强了，或者说光被放大了。这正是产生激光的基本过程。光子射入物质诱发