激光器的工作原理和結構

激光器是激光（guāng）的發生裝臵，有（yǒu）三大功能部件（jiàn）：泵浦源、增益介質（zhì）、諧振腔。泵浦源為激光器提供光源，增益（yì）介質（zhì）（也稱為工作物質）吸收泵浦源提供的能量（liàng）後將光放大，諧（xié）振腔為泵（bèng）浦光源與增益介質（zhì）之間的回路，振腔振蕩選模輸出激光。

    ► 泵浦源作為能量源，作用是產生光子對增（zēng）益介質進行激勵。泵浦源發出的光子將增益介質中的粒子從基態泵浦（pump）到高能級，以實現粒（lì）子數（shù）反轉。激（jī）勵機製（zhì）包括光（guāng）學（xué）激勵（lì）（光泵浦）、氣體放（fàng）電激勵、化學激勵、核能激勵；目前泵浦源一般（bān）采用高功率半導體激光器（LD），主要（yào）作用是完成電能到光能的轉（zhuǎn）化。

    ► 增益介質用來實現粒子數反轉並放大光，同時決定輸出激光的波長（zhǎng）。增益介質可以采用液體、氣（qì）體和固體。增益介質的基本要（yào）求（qiú）是在受（shòu）激後（hòu）產生光子而不是光熱（rè）轉化，以及增益（yì）介質中的粒子需處於相對孤立的狀態，才可能發（fā）生能級間的躍遷。

   ► 諧振腔（qiāng）主要起到“儲存”、“提純”激光的作用。諧振（zhèn）腔通常由兩塊（kuài）反射鏡構成，也可以用耦合器（qì）構成各種環形諧振腔。光子（zǐ）在反（fǎn）射鏡之間來（lái）回（huí）反（fǎn）射（shè），不（bú）斷在增益介質中引起受激輻射（shè），產生高強度的激光。同（tóng）時，諧（xié）振腔可使腔內的光子有一致的頻率/波長、相位和運行方向，而使得激光具（jù）有良好的方向性和相幹性。

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