激光是如何產(chǎn)生的

1.基本概念

激光是指以激光諧振腔為基礎(chǔ)，產(chǎn)生一種能量高度聚焦，光強(qiáng)極大，相位與振幅高度一致的光束。

2.激光的產(chǎn)生原理

激光的產(chǎn)生需要三個(gè)基本要素：激發(fā)能源、激光介質(zhì)和諧振腔。其中，激發(fā)能源為激發(fā)激光介質(zhì)提供能量，使其達(dá)到激發(fā)態(tài)；激光介質(zhì)為激光能夠被放大傳輸?shù)慕橘|(zhì)；諧振腔為激光產(chǎn)生可聚焦的光束。

3.激發(fā)能源

激發(fā)能源主要可分為光、電、化學(xué)和熱四種方式。其中，光激發(fā)*為常見(jiàn)，例如使用光通量激發(fā)半導(dǎo)體激光器。

4.激光介質(zhì)

激光介質(zhì)是產(chǎn)生激光的重要組成部分，根據(jù)介質(zhì)的不同，激光分為氣體激光、固體激光和半導(dǎo)體激光。氣體激光，如氦氖激光器和二氧化碳激光器，使用氣體介質(zhì)產(chǎn)生激光。固體激光，如釹玻璃激光器和鉻鈹藍(lán)寶石激光器，使用晶體介質(zhì)產(chǎn)生激光。半導(dǎo)體激光，如激光二極管，使用半導(dǎo)體材料產(chǎn)生激光。

5.諧振腔

諧振腔是使激光光子在多次來(lái)回反射之后累積能量的地方，它是產(chǎn)生激光的重要部分。諧振腔一般由兩個(gè)鏡子組成，其中一個(gè)鏡子是反射鏡（R1），另一個(gè)是透鏡（R2）。光線從R1入射，經(jīng)多次反射，*后通過(guò)R2透射出去。當(dāng)能量達(dá)到一定程度時(shí)，激光就會(huì)從諧振腔中放出。通過(guò)以上介紹可以看出，激光的產(chǎn)生需要激發(fā)能源、激光介質(zhì)和諧振腔三個(gè)基本要素的協(xié)同作用。激光技術(shù)的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)展，也在推動(dòng)著各行各業(yè)的發(fā)展。

激光如何產(chǎn)生的

激光是一種光波特殊的形態(tài)，它具有很多獨(dú)特的性質(zhì)，例如：?jiǎn)紊?、相干性、聚束性、高亮度等等。那么，激光是如何產(chǎn)生的呢？關(guān)于激光的產(chǎn)生，首先要了解的是光的產(chǎn)生過(guò)程。光的產(chǎn)生是由于光子的發(fā)射所致，這個(gè)發(fā)射過(guò)程是一個(gè)躍遷的過(guò)程，躍遷的方式和條件取決于發(fā)光物質(zhì)的特性。例如，電子從一個(gè)激發(fā)態(tài)躍遷到一個(gè)低激發(fā)態(tài)，或者從一個(gè)激發(fā)態(tài)躍遷到一個(gè)基態(tài)，會(huì)放出一個(gè)能量為hv的光子，這個(gè)光子就是激光的基本組成部分。在很多物質(zhì)中，由于躍遷的能級(jí)結(jié)構(gòu)的限制，光子的產(chǎn)生是難以集中的，而且發(fā)射的光子具有不同的能量和不同的方向。但是，如果使用某些特殊的物質(zhì)，例如具有激光增益介質(zhì)的晶體、氣體、半導(dǎo)體等等，就可以實(shí)現(xiàn)光子的集中和激光的產(chǎn)生。在激光產(chǎn)生中，激光增益介質(zhì)是關(guān)鍵因素，它可以將一定的能量傳遞給光子，使得光子在增益中不斷受到刺激并逐漸增強(qiáng)，從而形成相干光線，并發(fā)射出激光。通常情況下，激光增益介質(zhì)是處于一個(gè)激光諧振腔中的。激光諧振腔由兩個(gè)鏡子組成，其中一個(gè)鏡子是完全透明的，另一個(gè)鏡子是半反射的，當(dāng)激者通過(guò)透明鏡，經(jīng)過(guò)激光增益介質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光子，這些光子經(jīng)過(guò)半反射鏡反射回來(lái)，又重新經(jīng)過(guò)激光增益介質(zhì)，繼續(xù)受到刺激，*終形成一個(gè)相干和相對(duì)聚集的激光光束通過(guò)半反射鏡，被抽出成激光輸出。除了上述方法，還有其他產(chǎn)生激光的方法，例如熱光效應(yīng)、脈沖激光效應(yīng)、飛秒激光效應(yīng)等等。不同的產(chǎn)生方法，對(duì)應(yīng)了不同類型的激光器，如氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器等等。這些激光器都有廣泛的應(yīng)用，例如：在制造業(yè)中用于切割、鉆孔、焊接、表面處理等等，醫(yī)療方面則用于眼科手術(shù)、皮膚美容等等，甚至還可以應(yīng)用到導(dǎo)航技術(shù)、通訊技術(shù)、國(guó)防技術(shù)等等領(lǐng)域。激光是一種重要的現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)和應(yīng)用，它的產(chǎn)生是近代物理學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)和研究領(lǐng)域，它也提供了人類更多更高效的解決方法，改變著我們的生活和未來(lái)。