激光器的工作原理

　　激光器是指能够产生激光的自激振荡器。

　　要使得光产生振荡，必须先使光得到放大，而产生光放大的前提，由前面的讨论可知，是物质巾的受激辐射必须大于受激吸收。因此，受激辐射是产生激光的关键。

　　1.粒子数反转分布与光放大之间的关系

　　由物理学知道，在正常状态下，在热平衡系统中，低能级上的电子多，高能级上的电子少，如设低能级上的粒子密度为N-，高能级上的粒子密度为N：，在正常状态时N，>N：，那么在单位时间内，从高能级跃迁到低能级上的粒子数总是少于从低能级跃迁到高能级上的粒子数，因此，这时受激吸收大于受激辐射。也就是在热平衡条件下，物质不可能有光放大作用。

　　要想物质能够产生光的放大，就必须使受激辐射作用大于受激吸收作用，也就是必须使Nz>N·。这种粒子数一反常态的分布，称为粒子数反转分布。因此，粒子数反转分布状态是使物质产生光放大的必要条件。

　　我们将处于粒子数反转分布状态的物质称为增益物质或激活物质。

　　激光器的基本组成

　　一个电的振荡器，必须包括放大部分、振荡回路与反馈系统。而激光振荡器也必须具备完成以上功能的部件，因此，它必须包括以下3个部分：能够产生激光的工作物质，能够使工作物质处于粒子数反转分布状态的激励源，能够完成频率选择及反馈作用的光学谐振腔。下面分别进行介绍。

　　(1)能够产生激光的工作物质

　　能够产生激光的工作物质也就是可以处于粒子数反转分布状态的工作物质，是产生激光的前提。

　　这种物质必须有确定能级的原子系统，也就是可以在所需要的光波范围内辐射光子。经过分析可知，在i能级以上系统中，可以得到粒子数反转分布。

　　(2)泵浦源

　　使工作物质产生粒子数反转分布的外界激励源称为泵浦源。物质在泵浦源的作用下，使粒子从低能级跃迁到较高能级，使得N：>N，。在这种情况下，受激辐射大于受激吸收，从而有光放大作用。

　　这时的工作物质已被激活，成为激活物质或称增益物质。

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