激光是由什么元素构成的?

激光是由什么元素构成的?
激光是由什么元素构成的?

激光是由什么元素构成的?
激光是电磁波,由光子组成.
激光原理
激光的基本原理
1、自发辐射与受激辐射
自发辐射是在没有任何外界作用下,激发态原子自发地从高能级向低能级跃迁,同时辐射出一光子.hn=E2-E1.
设发光物质单位体积中处于能级E1,E2的原子数分别为N1,N2,则单位时间内从E2向E1自发辐射的原子数为
A21为自发辐射概率（自发跃迁率）：表示一个原子在单位时间内从E2自发辐射到E1的概率.
处于高能级E2上的原子,受到能量为hn= E2- E1的外来光子的激励,由高能级E2受迫跃迁到低能级E1,同时辐射出一个与激励光子全同的光子.称为受激辐射.
W21为表示一个原子在单位时间内从E2受激辐射跃迁到E1的概率.
2、粒子数反转
受激吸收与E1的原子数N1成正比,受激辐射与E2的原子数N2成正比.当N2《N1时发生受激辐射远少于发生受激吸收,是不可能实现光放大的．要实现光放大,必须采取特殊措施,打破原子数在热平衡下的玻耳兹曼分布,使N2＞N1.我们称体系的这种状态为粒子数反转 (或“负温度”体系).所以,产生激光的首要条件是实现粒子数反转.
能够实现粒子数反转的介质称为激活介质.要造成粒子数反转分布,首先要求介质有适当的能级结构,其次还要有必要的能量输入系统.供给低能态的原子以能量,促使它们跃迁到高能态去的过程称为抽运过程.
3、光学谐振腔
在激光器中利用光学谐振腔来形成所要求的强辐射场,使辐射场能量密度远远大于热平衡时的数值,从而使受激辐射概率远远大于自发辐射概率.
光学谐振腔的主要部分是两个互相平行的并与激活介质轴线垂直的反射镜,有一个是全反射镜,另一个是部分反射镜.在外界通过光、热、电、化学或核能等各种方式的激励下,谐振腔内的激活介质将会在两个能级之间实现粒子数反转.这时产生受激辐射,在产生的受激辐射光中,沿轴向传播的光在两个反射镜之间来回反射、往复通过已实现了粒子数反转的激活介质,不断引起新的受激辐射,使轴向行进的该频率的光得到放大,这个过程称为光振荡.这是一种雪崩式的放大过程,使谐振腔内沿轴向的光骤然增强,所以辐射场能量密度大大增强,受激辐射远远超过自发辐射．这种受激的辐射光从部分反射镜输出,它就是激光.沿其他方向传播的光很快从侧面逸出谐振腔,不能被继续放大.而自发辐射产生的频率也得不到放大.因此,从谐振腔输出的激光具有很好的方向性和单色性.
激光的特性
1、单色性好
2、方向性好
3、相干性好
4、能量集中
激光的应用
1、激光测距
2、激光加工与激光医疗
3、光信息处理和激光通信
4、激光在受控核聚变中的应用
5、激光的非线性效应

[编辑本段]【简介】
激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光...

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[编辑本段]【简介】
激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度为太阳光的50亿倍。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的 出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
[编辑本段]【激光产生】
若原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1,E2和E1能级上的布居数密度为N2和N1，在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。受激发射跃迁所产生的受激发射光，与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。因此，大量粒子在同一相干辐射场激发下产生的受激发射光是相干的。受激发射跃迁几率和受激吸收跃迁几率均正比于入射辐射场的单色能量密度。当两个能级的统计权重相等时，两种过程的几率相等。在热平衡情况下N2＜N1，所以受激吸收跃迁占优势，光通过物质时通常因受激吸收而衰减。外界能量的激励可以破坏热平衡而使N2＞N1,这种状态称为粒子数反转状态。在这种情况下，受激发射跃迁占优势。光通过一段长为l的处于粒子数反转状态的激光工作物质(激活物质)后，光强增大eGl倍。G为正比于(N2-N1)的系数，称为增益系数，其大小还与激光工作物质的性质和光波频率有关。一段激活物质就是一个激光放大器。
如果，把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中（图1），处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射。其中，非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播,当它在激光物质中传播时，光强不断增长。如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ(G0l是小信号增益系数)，则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。

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