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烟台激光打标机厂家分享激光器的发光原理

时间:2020-5-22 10:41:00      来源:http://www.qdmingzu.com/news379724.html

  烟台激光打标机厂家分享激光器的发光原理:

      激光又名镭射(Laser), 它的全名是“辐射的受激发射光放大”。(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

  1、粒子数反转(激光产生的基本条件)


  在通常情况下,处于低能级E的原子数大于处于高能级E2的原子数,这种情况得不到激光。为了得到激光,就必须使高能级E2.上的原子数目大于低能级E1.上的原子数目,因为E2上的原子多,发生受激辐射,使光增强)

  为了维持翻转的粒子数够多,必须有外部的能量把掉下来的原子搬到激发态上,这就需要脉冲激光(例如接下来要讲到的YAG激光器)中的脉冲氙灯,气体放电激光(例如氦氖激光器、二氧化碳激光器)中的放电等能量源来提供能量了。

  2.自发辐射与受激辐射

  粒子自发地从高能级跃迁到低能级,同时发出一个光子,这-过程叫做自发辐射。若处在高能级的粒子,在-一个能量等于两能级之差(E2-E1) 的光子作下,从高能级跃迁到低能级并发射一个光子,这-过程称为受激辐射。与自发辐射不同,辐射一定要在外来光作用下发生并发射一个与外来光子完全相同的光子。

  显然,没有哪个自发辐射光源能达到激光光源的光谱质量。这是因为传统光源是系统处在各种能级都有的杂乱辐射状态。传统光源的基本特征是宽光谱分布,随机极化,圆形和不规则的波阵面和较低的色温。

  激光的发射原理不同于常规光,不是各种能级加在一起的自发辐射产生的,而是受激发射,各种能级的原子被泵浦到较高的一一个激发态上,由于维持的时间总体正态分布,大部分原子都在一-段极短的时间内掉到同一个较低的能态上,这种发射方式导致光处在几乎一致的能量水平,也就是我们平常所说的激光单色性。

  光谱能被吸收后,会导致原子由低能级向高能级跃迁,部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出相同频率单色光谱,但所释放的光谱并无固定方向与相位,所以尚无法形成激光。

  谐振腔的作用是选择频率一-定、方向一 .致的光作优先的放大,而把其他频率和方向的光加以抑制。如图,凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外,与工作介质不再接触。沿轴线运动的光子将在腔内继续前进,并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡,运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射,沿轴线运行的光子将不断增殖,在腔内形成传播方向- -致、频率和相位相同的强光束,这就是激光。为把激光引出腔外,可把一面反射镜做成部分透射的,透射部分成为可利用的激光,反射部分留在腔内继续增殖光子。



一、氦氖(He-Ne)激光器

1. He-Ne激光器的结构和激发机理

?He-Ne激光器可以分为内腔式、外腔式和半内腔式三种,如图所示。


氦-氖(He-Ne]激光器

1. He-Ne激光器的四能级系统

?如图是与产生激光有关的Ne原子的部分能级图,Ne原子的激光上能级是3S和2S能级,激光下能级是3P和2P能级。
>He-Ne激光器是典型的四能级系统,其激光谱线主要有
三条:
?3S- >2P 0. 6328μ
?2S- >2P
1.15μ
?3S- >3P 3. 39μ
下能级E1是基态能级.上能级E3是亚稳态能级下能级E2不是基态能级而是一个激发态能级在常 温下基本上是空的。其激励能量要比三能级系统小得多产生激光要比三能级系统容易得多。

一.固体激光器的基本结构与工作物质

YAG激光器具有能量大、峰值功率高、结构较紧凑、牢固耐用等优点,广泛应用于工业、国防、医疗、科研等领域。用调QNd:YAG的谐波泵浦的可调谐染料激光器,具有高功率、窄线宽的特点,可用于光谱学、激光医疗与生物工程等科。
.工作物质
掺钕钇铝石榴石(Nd3+: YAG)
?工作物质:将一定比例的A1203、Y,O3, 和Nd2O,在单晶炉中进行熔化结晶而成的,呈淡紫色。它的激活粒子是钕离子(Nd3+)
?YAG中Nd3+与激光产生有关的能级结构如图所示
它属于四能级系统。







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