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激光的由来

文章来源:深圳晨皓达自动化激光设备厂家    时间:2022-01-08 14:19:39
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激光是20世纪人类值得骄傲的重大发明之一,它是迄今性能最为优越的光源。


自从20世纪60年代初激光被发明以来,迅速波应用于工业、军事、通信、医学、科研等各领域,给传统工业和经典技术以巨大冲击,产生大批高新工业和新的学科,影响了人类生活的方方面面。

激光的由来


激光是理论先于实践的典型代表。早在1916年,爱因斯坦在研究光和物质的相互作用时,就爽定了激光的理论基础。他提出激光的产生与原子的结构有关。在原子内部,存在原子核和核外电子,电子离原子核的距离越远,所具有的能量越高,这时我们称电子处于较高的能级。处于较高能级的电子可以自动“跳跃”到较低的能级,同时释放出特定频泰的光子(光子的能量等于两个能级的能量差),称为自发辐射。激光打标机器如果有光子照射进原子,当光子能量正好等于电子高低能级的能量差时,处于高能级的电子将在入射光子影响下向低能级跃迁,同时发出一个与入自发辐射是随机过程,处于高能及的原子发射光子的时间是随机的,发出的光的相位、偏振、传插方向等参数是随机的,光子之间没有确定的联系,这正是大多数自然光源所外的状态,而等敷品射发出的光子的物理参教都与外来的光子相同,是沂平完羊的光。我们可以这样类比,当外国侵路者入得时,自发起来反抗入传的游击队的武器、服装、人员组成都是杂乱无章的;而政府为应对入侵而正式征集的军队,其武器、服装和人员组成都非常统一。


虽然理论上预言了可以有受敷幅射这样近手完美的光,如何实现它却困扰了物理学家40多年,有人甚至一度认为这是不可能的。为什么会这样呢?


当光射入物质时,原子中处于低能级的电子会吸收光子,叫作受激吸收。在正常情况下,处于较高能级的电子数量远少于处于较低能级的电子数量,原子处于这样的状态才比较稳定。因此受敷吸收总是强于受敷幅射,从自然状态来看,光是波吸收的。要产生较强的受激辐射,必须想办法让处于高能级的电子多于处于低能级的电TN以0家网N。D0g实现安:本家散登一2口I叶一完1识到用执或电的方去扣最克入每个平中可以让一们干政发状态,就百可以用微波诉导它们发时出很理的“敦微波”,他立把这个相法记录在一个用过的信时背面。回到实验室,他把复分子放在谐振溶内,利用振荡和反馈放大产生出来的受激福射,于两年后成功实现了“受激辐射微皮放大”(面称为微波敷射)。几年之后,光学波段的受敷福射光源也被研制出来了。


同样,在光学波段,物理学家使用了其他物质来实现粒子数反转,比如氨一氛气体、二氧化碳气体、红宝石等。在这些物质中,通常存在三个或四个能级,包括一个基态阳多个激发态,其中一个激发态很稳定,电子等粒子在这个能及上能停留较长时间,叫亚稳态。其他能级更高的激发态不稳定,粒子只能停留很短时间。在夕外界电源或者光源激励下,处于基态的粒子被抽运到较高的能级中,短暂停置后,粒子转移到亚稳态上,在这个能级上逐渐积累了大量粒子,比基态的粒子数还多,如果现在有光子进入,当光子的频密为特定值时,它能引起亚稳态的大量粒子同时向基态跃迁,产生大量频率、相位、偏振态相同的光子,这就是敷福射。仅仅实现粒子教反转,还不足以制造出激光器。因为激光器的工作物质内原子自发辐射的初始光信号是杂乱无章的,在这些光信号的激励下得到的放大的受敷幅射同样是随机的。为了得到方向单一、单色性很好的受辐射,必须在工作物质两端放置相互平行的反射面,形成光学谐振容。光线在两镜间来回反射,其中方向与管面不我营的*家渐动后出士,口留下乖南千管面的等点t来我就早两来光束方向性很好的原因。光在谐据容内来回反射过程中,工作介质使光线增据,从而形成强度很高的欢光。


激光打标机器美国科学家梅曼利用改进的干涉谐振腔,采用红宝石作为工作物质,利用高强闪光灯光管来激发红宝石,于1960年5月获得了波长为694.3纳米的激光,此时距离爱因斯坦提出激光理论已经40多年了。

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