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激光产生的原理


激光产生的原理:

    激光由激发辐射过程产生。LASER 是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写,受激发射(Stimulated emission)是由爱因斯坦1917 年提出,狄拉克1927 年首次实验证明受激发射存在。除受激辐射外另外一种光的发射过程是自发辐射。
    受激辐射的原理核心是粒子数反转和能级跃迁。受到激励光子的辐射,处于低能级E1 上的粒子(工作粒子可以是分子、原子、电子、离子以及准分子)跃迁至高能级E2 上,当足够多的粒子受到激发,则会发生粒子数的反转(处于高能级的粒子数量多于处于低能级的电子),此后跃迁至低能级E1 并辐射一个能量为E2-E1(=hv),并与激励光子完全相同的光子。

    受激辐射与自发辐射最重要的区别在于干涉性。自发发射是粒子在不受外界辐射场情况下的自发过程,自发辐射的光子传播方向和偏振态是无规分布,而受激发射是在外界辐射场控制下的发光过程,受激产能的光子的频率、相位、传播方向和偏振态与外界辐射场完全相同。这也是激光具有方向一致、亮度极高、能量集中的本质原因。

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