激光器的工作原理讲解共28页
CO2激光器详解28页PPT
与这类过程相对应的电子碰撞截面非常大。当电子能量为 0.3eV时，峰值截面为510-10cm2。受到电子碰撞后被激发 到高振动激发态的CO2分子中的很大一部分将通过振动模与 振动模之间的能量交换（V-V迟豫），从激发态沿着能量 阶梯跃落下来，很容易被长寿命的0001能级收集。
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可能的跃迁：
根据波函数对称性的要求，在电子基态上的振动和转动波 函数应具有相同的对称性：对称振动的波函数是对称的， 弯曲振动和反对称振动的波函数是反对称的。J为偶数的 转动态的波函数是对称的，J为奇数的转动态的波函数是 反对称的。因此，在0001能级上，J为偶数的转动能级是 空的，在1000能级上，J为奇数的转动能级是空的。
CO2分子的0110能级能否被尽快排空。实际情况是，0110能级使分子到
基能级的衰变变慢，它的作用表现为一种瓶颈现象。
He的存在将对0110能级的寿命产生很大影响。He与0110能级上的CO2分
子碰撞的结果使0110能级的寿命达到=2×10-5秒。
He的存在不仅有助于抽空CO2分子的激光下能级，满足实现激光连续
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图10 (a) 纵向封离型激光器
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因此，通常是00011000跃迁中的P(22)支起振，在J=2l的转 动能级上的粒子数被迅速消耗，于是，其它转动能级上的
CO2分子将迅速跃迁到这一转动能级上来。就是说，P(22)支 振荡将吃掉其它转动能级上的粒子数,这就是转动竞争效应。
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N2分子的共振能量转移： 电子碰撞激发N2的振动能级的总截面很大。这些被激发的 很大一部分分子将被=1的能级所收集。N2的=1能级与 CO2的0001能级仅相差18cm-1(≈2.510-3eV)，因此，N2与 CO2的基态分子发生碰撞时，N2将激发能量转移给CO2分子， 使之激发到0001能级；这个过程可表示为：
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高强度、高单色性、高方向性的会萃光束的装置。
它的工作原理基于激光放大的过程，通过激发介质中的原子或者份子使其处于激发态，然后通过受激辐射的过程使其从激发态跃迁到基态，从而释放出一束具有高度相干性和定向性的光。
激光器的工作原理可以分为四个基本步骤：激发、放大、反馈和输出。
首先，通过外部能量源（如电流、光或者化学反应）对激光介质进行激发，使其处于激发态。
然后，在激发态的原子或者份子中，通过受激辐射的过程，一个光子与一个激发态的原子或者份子相互作用，从而使其跃迁到低能级，同时释放出一个与受激辐射光子具有相同频率、相位和方向的光子。
这个过程会引起光的放大，即光子的数量增加。
接下来，通过一个反馈机制，将一部份放大的光重新注入激光介质中，使其进一步受到激发和放大。
最后，通过输出耦合装置，将放大的光束从激光器中输出。
激光器的应用非常广泛，涵盖了许多领域。
以下是一些常见的激光器应用：1. 切割与焊接：激光器可以通过高能量密度的光束在金属、塑料、纸张等材料上进行切割和焊接。
其高度集中的能量使得切割和焊接的过程更加精确和高效。
2. 刻蚀与雕刻：激光器可以通过控制光束的强度和聚焦度，在材料表面产生弱小的化学或者物理变化，从而实现刻蚀和雕刻的效果。
这在创造业、艺术品制作等领域有着广泛的应用。
3. 医疗与美容：激光器在医疗和美容领域有着重要的应用。
例如，激光手术可以用于眼科手术、皮肤病治疗和减少皱纹等。
激光器的高度聚焦和可控性使得医生可以精确地处理问题区域，减少对周围组织的伤害。
4. 通信与传输：激光器在光纤通信中起着关键作用。
激光器产生的高度聚焦的光束可以通过光纤进行传输，并在接收端重新转换为电信号。
这种光纤通信系统具有高速、大容量和低损耗的特点，广泛应用于现代通信领域。
5. 科学研究：激光器在科学研究中扮演着重要的角色。
例如，激光器可以用于原子物理学、量子光学、光谱学等领域的实验。
常用激光器工作原理
常用激光器工作原理激光器（Laser）是一种产生、放大和传播激光的装置。
它的工作原理是通过特定的能级结构和激发条件，将能量转换为一种具有高度一致性、单色性和定向性的电磁辐射。
激光器的工作需要满足三个条件：激光介质、激发源和光反馈。
激光介质是能够产生受激辐射的物质，激发源则提供激励能量，而光反馈使激射形成反复往复的光增强。
1.能级结构激光介质中的原子、分子或离子具有不同的能级结构，由基态到激发态。
当能量从外部源激发时，原子中的电子可以被激发到高能级，形成激发态。
这一过程通常需要能量匹配的光子与原子发生相互作用。
在这种光激发过程中，原子或分子会吸收光子能量，电子通过电子跃迁从低能级到高能级，产生多余的能量。
2.受激辐射和自发辐射受激辐射是指在经过充分激发后，原子或分子跃迁到低能级，并释放出与已吸收的光子同频、同相、同向的光子。
自发辐射是在低能级上的电子激发态自发地发射出光子。
受激辐射和自发辐射会使得处于激发态的原子或分子再次处于基态，形成反复循环。
3.光增强和光反馈光能增强是通过光反馈实现的，光反馈可分为正反馈和负反馈。
正反馈是指光在介质中多次传播和反射，与受激辐射和自发辐射发生相互作用，引起更多的激发态原子或分子跃迁并产生相干光辐射。
这样的反馈会引起光的波前调制、相位调制和场增强，使光逐渐得到放大和定向。
负反馈通过输出镜使一部分光波封闭在腔内，从而形成光反射和吸收的平衡。
4.泵浦机制为了提供足够的能量来激发介质，激光器通常需要一个泵浦机制。
泵浦机制可以是电能、光能、化学能等，也可以通过其他激光器提供能量。
泵浦机制的能量输入与介质的特性和能级结构有关，它的主要目的是将激光介质的部分原子或分子激发到高能级，形成反转粒子群，以便进一步产生和放大激光。
常见的激光器包括固体激光器、气体激光器和半导体激光器。
不同类型的激光器工作原理有差异，但基本的激射过程仍然遵循能级结构、受激辐射和光增强的原理。
通过精密的波导、谐振腔和放大剂的设计，可以实现不同波长和功率的激光输出，广泛应用于医学、通信、材料加工、测量仪器等领域。
激光器工作原理及产生条件分析
激光器工作原理及产生条件分析激光（Laser）是一种特殊的光，它具有高度的定向性、单色性和相干性。
激光器就是产生激光的设备。
激光器的工作原理是基于激光的产生条件，通过适当的激发和增强过程来实现的。
激光器的工作原理可以简单地描述为：通过一种叫做“激活物”的物质，将外界能量输入到一个叫做“光学腔”的空腔中，然后通过对该腔进行波长选择和增强，将能量转换为激光输出。
首先，激光器的产生条件是需要一个激活物或激活介质。
激活物可以是固体、液体、气体或半导体材料。
常见的激活物有氦氖气体、二氧化碳气体、氮气气体等。
这些激活物能够吸收能量并在得到适当激发时产生辐射。
其次，激光器需要一个光学腔来存储和增强激活物辐射的能量。
光学腔一般由两个平面镜组成，其中一个是全反射镜（high reflector），另一个是半透镜（output coupler）。
光学腔的设计使得光线可以在内部多次来回反射，增强激活物的辐射到足够的水平，从而产生激光。
光学腔的运作方式是基于激活物的能级跃迁过程。
激活物在低能级时吸收外界能量，并跃迁到高能级。
当被适当波长的外部能量激发后，激活物中的电子跃迁到高能级，形成一个激活态。
然后，激活态的电子会通过非辐射过程或受到外界的合适刺激而跃迁返回到低能级。
这个过程中会释放出一束能量非常集中的光子，形成了激光。
激活物跃迁过程的产生是有条件的。
首先，外界必须提供足够的能量，激发激活物中的电子跃迁到高能级。
这个能量可以来自于电流、光束等不同的外部激发方式。
其次，光学腔中的全反射镜和半透镜的制作和放置要符合特定的要求。
全反射镜可以使光线在光学腔内多次反射，形成光的积累。
半透镜可以适当地将部分光线通过，形成激光输出。
这种光线的选择和增强过程，需要光学腔中的全反射镜的反射率接近100%、半透镜的反射率适当，以及两个镜子之间的距离符合特定的倍数关系。
最后，在实际应用中，除了满足激光器工作原理基本的产生条件，还需要进一步优化和控制激光输出的参数。
激光器的工作原理及应用
激光器的工作原理及应用激光器是一种产生和放大激光光束的设备，其工作原理基于受激辐射的过程。
激光器通常由激光介质、能量泵浦源和光学腔体组成。
激光介质是产生激光光束的关键部分，常见的激光介质包括气体、固体和半导体。
激光器的工作过程可以简单描述为以下几个步骤：1. 能量泵浦源向激光介质提供能量，使其处于激发态。
2. 激光介质中的激发态粒子通过受激辐射过程，发射出一束光子。
3. 发射出的光子经过光学腔体的反射，不断进行多次来回反射，同时被不断放大。
4. 最终，通过光学腔体的一个开放口，产生一束高度聚焦、相干性极高的激光光束。
激光器的应用非常广泛，涵盖了多个领域。
以下是一些常见的激光器应用：1. 切割和焊接：激光器的高能量密度和可控性使其成为切割和焊接材料的理想工具。
激光切割和焊接广泛应用于金属加工、汽车制造、电子设备生产等领域。
2. 医疗美容：激光器在医疗美容领域有着广泛的应用，例如激光去除色素斑、激光脱毛、激光祛痘等。
激光器可以精确地瞄准治疗区域，减少对周围组织的损伤。
3. 激光雷达：激光雷达利用激光器发射的激光束来测量目标物体的距离和速度。
激光雷达广泛应用于自动驾驶汽车、航空航天、测绘等领域。
4. 光纤通信：激光器在光纤通信中起到了关键作用。
激光光束可以通过光纤传输大量的信息，实现高速、远距离的通信。
5. 科学研究：激光器在科学研究中被广泛使用，例如光谱分析、原子物理实验、激光干涉等。
激光器的高度聚焦性和高能量密度使其成为研究微小尺度和高能量过程的重要工具。
6. 激光打印：激光打印技术利用激光束照射打印介质，通过控制激光的位置和强度，实现文字、图像的打印。
激光打印广泛应用于办公、出版、制图等领域。
总结起来，激光器是一种利用受激辐射过程产生和放大激光光束的设备。
激光器具有高度聚焦、相干性好、能量密度高等特点，因此在切割焊接、医疗美容、激光雷达、光纤通信、科学研究和激光打印等多个领域得到广泛应用。
随着技术的不断发展，激光器的应用领域还将不断扩大，为人们的生活和科学研究带来更多的便利和突破。
说明激光器工作原理
说明激光器工作原理激光器工作原理。
激光器是一种利用激光放大的装置，它能够产生一束高度集中的光束，具有高能量和高单色性。
激光器在许多领域都有着广泛的应用，比如医疗、通信、材料加工等。
它的工作原理是通过激发原子或分子，使其处于激发态，然后在这些激发态的粒子之间引发光子的放大过程，最终形成一束高度聚焦的激光束。
激光器的工作原理可以分为三个主要步骤，激发、增益和反射。
首先，激发步骤是通过给予激光介质能量的方式，使得原子或分子处于激发态。
这通常可以通过电子激发、光子激发或化学激发来实现。
一旦原子或分子处于激发态，它们就会具有一定的能量，可以通过与其他激发态的粒子相互作用来引发光子的发射。
接下来是增益步骤，这一步骤是通过在激发态的原子或分子之间引发光子的发射，从而实现光子的放大。
这通常是通过将激发态的粒子置于一个光学共振腔中来实现的。
在共振腔中，光子会不断地在激发态的粒子之间反复传播，从而引发更多的光子的发射，最终形成一束高度聚焦的激光束。
最后是反射步骤，这一步骤是通过在激光介质的两端放置反射镜，使得激光束在介质内不断地来回反射，从而增强激光束的能量和聚焦度。
一旦激光束被反射镜反射出来，它就可以被用于各种应用，比如在医疗领域用于手术、在通信领域用于光纤通信、在材料加工领域用于激光切割等。
总的来说，激光器的工作原理是通过激发、增益和反射三个主要步骤来实现的。
通过这些步骤，激光器能够产生一束高度聚焦的激光束，具有高能量和高单色性，从而在各种领域都有着广泛的应用。
随着激光技术的不断发展，相信激光器在未来会有更加广阔的应用前景。
激光器工作原理-2022年学习资料
三、连续激光器或长脉冲激光器的阈值泵浦功率-Pu,to>2）-E3-S32-1.四能级系统-假定泵浦均匀2-S21/A2/W2/W12-S10>0n1≈0-.△n≈n2-Wo3 A3o-8-→n≈A,=0-Eo n2=A/A1+S21=t2/r-0上-单位时间单位体积内，-71=S32/S32+A1）-E2→E1跃迁 粒子数n2/r2或n2/t,12-要维持n2=n2r-·需要E3→E2粒子的跃迁补充n2/r,2同样多的粒 数-·通过泵浦（吸收）Eo→E3n2/t271或n2,/r,2-ppt课件-14
n2-完成增长过程达到稳定值，可按稳态处理；，也达到稳定值-W13年-0-to-·连续激光器一稳定工作状态 稳态）-各能级粒子数及腔内光子数密度达到稳定状态。-dn/dt=0;dN,/dt=0-速率方程→代数方程冲激光器一非稳定工作状态（非稳态）-泵浦持续时间短，各能级粒子数及腔内光子数密度-处于剧烈的变化之中。根据 浦持续时间to及激光上-能级寿命2对脉冲激光器细分-ppt课件-6
V2A2-An-G2l-AT'viAV-均匀加宽-△n,二-8 VIn2v2A2-非均匀加宽-2l4π32 △VD-*讨论-·不同模式v→o21yy不同-→n±不同，即△n-不同纵模具有相同的阈值增益g,-·不同横 的衍射损耗不同，8，不-同高阶横模的阈值增益大于基模，-即g>8-%1-1%1n%1t1o1+2-ppt课 -13
M小-mn-不同模式（频率）具有不同的受激辐射截面，，值也不同-中心频率处阔值反转粒子数最低v=。--激光 阈值反转粒子数密度一v=ν时的阈值反转粒-值增益系数g,即v=vo时的阈值增益系数-n,）--δ-8=△n 21y,yo-g°≥8，=An,021=-•阈值增益系数唯一地由单程损耗决定，当腔内损耗一-定时，阈值增益 数为一常数-ppt课件-12
激光器的工作原理
*一球面腔(R1 ,R2 , L)相应的(g1 ,g2)落 在临界区(边界线), 则为临界腔
*一球面腔(R1 ,R2 , L)相应的(g1 ,g2)落 在非稳区(阴影区), 则为非稳腔
3.利用稳定条件可将球面腔分类如下:
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凹凸非稳腔的非稳定条件也有两种:
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其一是: R2＜0, 0＜R1＜L
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可以证明: g1 g2＜0
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其二是: R2＜0, R1+R2＞L
05
可以证明: g1 g2＞1
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双凸非稳腔
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由两个凸面反射镜组成的共轴球
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面腔称为双凸非稳腔.
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∵ R1＜0, R2＜0 ∴g1 g2＞1
三.如果已有两块反射镜，曲率半径分别为R1、R2，欲用它们组成稳定腔，腔长范围如何确定？
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
令k =R2/R1 例k =2 得直线方程
在稳定范围内做直线AE、DF，
在AE段可得 0<L<R1
同理：在DF段可得 2R1<L<3R1
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实共心腔——双凹腔 g1＜ 0 ，g2＜ 0 虚共心腔——凹凸腔 g1＞ 0 ，g2＞ 0
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都有 R1+R2= L g1 g2 =1 （临界腔）
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光线既有简并的，也有非简并的
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二.稳定图: 稳定条件的图示
1.作用:用图直观地表示稳定条件,判断稳定状况 *(光腔的)
2.平凹稳定腔:
由一个凹面反射镜和一个平面反射镜组成的谐振腔称为平 凹腔。其稳定条件为：R＞L