日期：2018/4/4 來源：網(wǎng)絡(luò)

一、基礎(chǔ)原理  
    
量子理論認(rèn)為，所有物質(zhì)都是由各種微觀”粒子”組成,如分子,原子,質(zhì)子,中子,電子等。在微觀世界里,各種粒子都有其固有的能級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)一個(gè)粒子從高能級(jí)掉到低能級(jí)時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，它要把兩個(gè)能級(jí)相差部分的能量釋放出來，通常這個(gè)能量以光和熱兩種形式釋放出來。
二、自發(fā)輻射、受激輻射
1、自發(fā)輻射  
普通常見光源的發(fā)光（如電燈、火焰、太陽等地發(fā)光）是由于物質(zhì)在受到外來能量（如光能、電能、熱能等）作用時(shí)，原子中的電子就會(huì)吸收外來能量而從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，即原子被激發(fā)。激發(fā)的過程是一個(gè)“受激吸收”過程。但是處在高能級(jí)（E2)的電子壽命很短（一般為10－8～10－9秒），在沒有外界作用下會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)（E1）躍遷，躍遷時(shí)將產(chǎn)生光（電磁波）輻射。輻射光子能量=E2-E1。過程各自獨(dú)立、互補(bǔ)關(guān)聯(lián)，所有輻射的光在發(fā)射方向上是無規(guī)律的射向四面八方，并且頻率不同、偏振狀態(tài)和相位不同。
2、受激輻射  
在原子中也存在這樣一些特定高能級(jí)，一旦電子被激發(fā)到這個(gè)高能級(jí)之上，卻由于不滿足躍遷的條件，發(fā)生躍遷的幾率很低，電子能夠在高能級(jí)上的時(shí)間很長(zhǎng)，就所謂的亞穩(wěn)定狀態(tài)。但在能在外界光場(chǎng)的照射下發(fā)生往下躍遷，并且向下躍遷時(shí)釋放出一個(gè)與射入光場(chǎng)相同的光子，在同一個(gè)方向、有同一個(gè)波長(zhǎng)。這就是受激輻射，激光正是利用這一原理激發(fā)出來.
三、粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 
   
通過受激輻射出來的光子，不僅可以引起其他粒子受激輻射，也可以引起受激吸收。只有在處于高能級(jí)的原子數(shù)量大于處于低能級(jí)原子數(shù)時(shí)，所產(chǎn)生的受激輻射才能大于受激吸收。但是在自然條件下，原子都是都處于穩(wěn)定的基態(tài)，只能通過技術(shù)手段將大量的原子都調(diào)整到高能級(jí)的狀態(tài)，才能有多余的輻射向外產(chǎn)生。這個(gè)技術(shù)叫粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
四、光放大過程
通過粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后，其中一個(gè)粒子首先在外界光場(chǎng)的照射刺激下，對(duì)外發(fā)出了一個(gè)光子，這個(gè)光子又刺激其他粒子再次對(duì)外發(fā)射光子，并且方向相同，波長(zhǎng)相同。但是這樣放大的光還不夠強(qiáng)?？茖W(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)光學(xué)偕振腔（兩片反射玻璃，一片100%反射、一片接近100%反射），通過反復(fù)反射，將光強(qiáng)度進(jìn)一步擴(kuò)大。
五、激光器構(gòu)成 

 
1、工作介質(zhì)?？梢允菤怏w、液體、固體、或者半導(dǎo)體。在這些介質(zhì)中存在亞穩(wěn)定狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，以獲得制造激光的必要條件。 
2、激勵(lì)源。用于去激勵(lì)原子體系，使處于上能級(jí)的粒子數(shù)量增加。有電激勵(lì)、光激勵(lì)、熱激勵(lì)。俗稱泵浦源。 
3、諧振腔。用于放大光輻射，并調(diào)節(jié)激光波長(zhǎng)。
六、激光的特點(diǎn) 
 1、方向性。
激光的發(fā)光方向可以限制在小于幾個(gè)毫弧度立體角度，照射方向上的照度比普通光提高千萬倍。激光準(zhǔn)直、導(dǎo)向和測(cè)距就是利用方向性好的特點(diǎn)。
 2、亮度高。一臺(tái)大功率激光器輸出的亮度只有氫彈爆炸瞬間的閃光才能與之相比。由于亮度高度集中，容易在某一微小電出產(chǎn)生高壓和幾萬攝氏度甚至幾百萬攝氏度高溫。激光打孔、激光焊接、激光切割、激光外科手術(shù)都利用這一特點(diǎn)。
3、單色性好。光是一種電磁波。光的顏色取決于它的波長(zhǎng)，普通光源發(fā)出的光通常包含各種波長(zhǎng)，激光的波長(zhǎng)只集中在十分狹窄的光譜范圍。為精密度儀器測(cè)量和激勵(lì)某些化學(xué)反應(yīng)等科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供極為有利的手段。
 4、相干性好。用于全息投影技術(shù)

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