Question

产生激光的三要素是什么?

Answer 1

激光产生的三个必要条件如下：

1.有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子(原子、分子或离子)有适合于产生受激辐射的能级结构;

2.有外界激励源，使激光上下能级之间产生粒子数反转;

3.有激光谐振腔，使受激辐射的光能够在谐振腔内维持振荡。

概括来说：

粒子数反转和光学谐振腔是激光形成的两个基本条件，由激励源的激发在工作物质的能级问实现粒子数反转是形成激光的内在依据，光学谐振腔则是形成激光的外部条件。前者是起决定性作用的，但在一定条件下，后者对激光的形成和激光束的特性也起强烈的影响。

1.受激幅射是产生激光的首要条件,也是必要条件,但还不是充分条件;

2.要形成激光,工作物质必须具有亚稳态能级.这是产生激光的第二个条件;

3.在常温下,吸收多于发射.选择适当的物质,使其在亚能级上的电子比低能级上的电子还多,即形成粒子数反转,使受激发射多于吸收.这是产生激光的第三个条件;

4.激光器中开始产生的光子是自发辐射产生的,其频率和方向杂乱无章.要使频率单纯,方向集中,就必须有一个振荡腔.这是产生激光的第四个条件;

5.只有使光子在腔中振荡一次产生的光子数比损耗掉的光子多得多时,才能有放大作用,这是产生激光的第五个条件。

原理

原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；

然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。