典型激光器简介激光器的组成(Essential elements ofa laser)激光器基本组成包括：工作物质、谐振腔和泵浦系统三大部分(A laser medium, suitable optical feedbackelements, and a pumping process.)
典型激光器简介 激光器基本组成包括：工作物质、谐振 腔和泵浦系统三大部分 (A laser medium, suitable optical feedback elements, and a pumping process.) 激光器的组成 (Essential elements of a laser)
1、泵浦系统一粒子搬迁的动力粒子数的正常分布？处于低能级上的粒子数在热平衡情况下总是多于高能级上的粒子数，受激吸收占优势粒子数的反转分布？高能级上的粒子数大于低能级上的粒子数如何实现粒子数反转？把大量的粒子从低能级“搬运”到高能级的过程，称为泵浦或激励；“搬运”粒子的工具一“光泵泵浦系统为实现粒子数反转提供外界能量(A pumpingprocess is required to excite atoms in the laser mediuminto their higher quantum-mechanical energy levels. )
•粒子数的正常分布？ •处于低能级上的粒子数在热平衡情况下总是多于高能 级上的粒子数，受激吸收占优势 •粒子数的反转分布？ •高能级上的粒子数大于低能级上的粒子数 •如何实现粒子数反转？ •把大量的粒子从低能级“搬运”到高能级的过程，称 为泵浦或激励； “搬运”粒子的工具－“光泵” 泵浦系统为实现粒子数反转提供外界能量(A pumping process is required to excite atoms in the laser medium into their higher quantum-mechanical energy levels. ) 1、泵浦系统—粒子搬迁的动力
·激励不仅要快，还有强有力激励作用是通过消耗一定的能量来实现的，产生受激辐射所需要的最小激励能量称为激光器的阈值（threshold）激励方式（Practical laser materials can bepumped in many ways. )·根据不同激光工作物质的不同而异。如固体工作物质常用强光照射激励，简称光激励；气体工作物质吸收光谱多在紫外波段，多采用气体放电的电子碰撞激励方法
• 激励不仅要快，还有强有力 ⚫ 激励作用是通过消耗一定的能量来实现的， 产生受激辐射所需要的最小激励能量称为激 光器的阈值（threshold） • 激励方式（Practical laser materials can be pumped in many ways.） ⚫ 根据不同激光工作物质的不同而异。如固体 工作物质常用强光照射激励，简称光激励； 气体工作物质吸收光谱多在紫外波段，多采 用气体放电的电子碰撞激励方法
光激励---用光照射工作物质，工作物质吸收光能后产生粒子数反转，可采用高效率、高强度的发光灯、太阳能和激光放电激励---在放电过程中，气体分子（或原子，离子）与被电场加速的电子碰撞，吸收电子能量后跃迁到高能级，形成粒子数反转热能激励---用高温加热方式使高能级上气体粒子数增加，然后突然降低气体温度，因高、低能级的热驰豫时间不同，可使粒子数反转化学能激励一一利用化学应过程中释放的能量来激励粒子，建立粒子数反转。为产生化学反应，一般还需采用一定的引发措施，如采用光引发、电引发化学引发等方式核能激励一一用核裂变反应放出的高能粒子、放射线或裂变碎片等来激励工作物质，也可实现粒子数反转
◼ 光激励-用光照射工作物质，工作物质吸收光能后 产生粒子数反转，可采用高效率、高强度的发光灯、 太阳能和激光 ◼ 放电激励-在放电过程中，气体分子（或原子，离 子）与被电场加速的电子碰撞，吸收电子能量后跃 迁到高能级，形成粒子数反转 ◼ 热能激励-用高温加热方式使高能级上气体粒子数 增加，然后突然降低气体温度，因高、低能级的热 驰豫时间不同，可使粒子数反转 ◼ 化学能激励——利用化学应过程中释放的能量来激 励粒子，建立粒子数反转。为产生化学反应，一般 还需采用一定的引发措施，如采用光引发、电引发、 化学引发等方式 ◼ 核能激励——用核裂变反应放出的高能粒子、放射 线或裂变碎片等来激励工作物质，也可实现粒子数 反转
2、工作物质一一激光产生的内因·激励只是一个外部条件，激光的产生还取决于合适的工作物质，二能级系统能否实现粒子数反转?？？亚稳态能级：需要一个可以有较长寿命且能贮存大量粒子的能级，经过不断激发，粒子数反转就能实现，这样的能级称为“亚稳态能级”，可能实现粒子数反转分布的系统可归结为三能级系统和四能级系统
• 激励只是一个外部条件，激光的产生还取决 于合适的工作物质 • 二能级系统能否实现粒子数反转??? ⚫ 亚稳态能级：需要一个可以有较长寿命且能 贮存大量粒子的能级，经过不断激发，粒子 数反转就能实现，这样的能级称为“亚稳态 能级” ⚫ 可能实现粒子数反转分布的系统可归结为三 能级系统和四能级系统 2、工作物质——激光产生的内因
3、谐振腔谐振腔的作用：模式选择、提供轴向光波模的反馈·谐振腔是激光器的重要部件，不仅是形成激光振荡的必要条件，而且还对输出的模式、功率、光束发散角等均有很大影响，谐振腔由全反射镜和部分反射镜（输出反射镜）组成，激光由部分反射镜输出。根据实际情况选用稳定腔、非稳腔或临界稳定腔
• 谐振腔的作用：模式选择、提供轴向光波模 的反馈 • 谐振腔是激光器的重要部件，不仅是形成激 光振荡的必要条件，而且还对输出的模式、 功率、光束发散角等均有很大影响 • 谐振腔由全反射镜和部分反射镜（输出反射 镜）组成，激光由部分反射镜输出。根据实 际情况选用稳定腔、非稳腔或临界稳定腔 3、谐振腔
激光器的分类工作物质形态---可以分为气体、固体、半导体、液体等工作方式---连续工作(CW or continuous wavelasers)和脉冲工作(Pulsed lasers)激光技术---调Q激光器(Q-switchedlasers)锁模激光器(Modelocked lasers)、倍频激光器(Frequency doubling lasers)、可调谐激光器(Tunable lasers)、单模和多模激光器(Single-mode and Multi-mode lasers)等
▪ 工作物质形态-可以分为气体、固体、半导 体、液体等 ▪ 工作方式-连续工作(CW or continuous wave lasers)和脉冲工作(Pulsed lasers) ▪ 激光技术-调Q激光器(Q-switched lasers)、 锁模激光器(Mode locked lasers)、倍频激光器 (Frequency doubling lasers)、可调谐激光器 (Tunable lasers)、单模和多模激光器(Singlemode and Multi-mode lasers)等 激光器的分类
气体激光器：以气体或金属蒸气为发光粒子所采用的物质典型代表产生激光作用的物质氢、氩、氩、氮、He-Nelaser未电离的气体原子氙、氧、溴、碘、原子氮、硫、碳、、镉、铜、锰、锡等金属原子蒸气分子未电离的气体分子CO2、N2、O2、CO、CO, 和 N2N,O和水蒸气等工作气体在常态下为原子，当Arz'、Xe2*、XeF*、KrF*、ArF准分激发时，可暂时形成寿命很短KrF*、ArF*、XeCI*子的分子，称为准分子XeBr'、XeQ、KrQ等离子利用电离后气体离子产生激光惰性气体离子和金氩离子（Ar+）、氮一作用镉（He-Cd）离子激属蒸气离子光器
气体激光器:以气体或金属蒸气为发光粒子 产生激光作用的物质 所采用的物质 典型代表 原子 未电离的气体原子 氦、氖、氩、氪、 氙、氧、溴、碘、 氮、硫、碳、铯、 镉、铜、锰、锡等 金属原子蒸气 He-Ne laser 未电离的气体分子 CO2、N2、O2、CO、 N2O 和水蒸气等 分子 CO2和 N2 准 分 子 工作气体在常态下为原子，当 激发时，可暂时形成寿命很短 的分子，称为准分子 Ar2 *、Xe2 *、XeF*、 KrF*、ArF*、XeCl*、 XeBr*、XeQ*、KrQ* 等 KrF*、ArF* 离子 利用电离后气体离子产生激光 作用 惰性气体离子和金 属蒸气离子 氩离子（Ar +）、氦— 镉（He-Cd）离子激 光器
·气体激光器的激励方式很多，最普通的激励方式是气体放电激励·气体激光器的工作物质种类多，又能采用多种激励方式，所以覆盖的波段宽，从紫外到亚毫米波。是目前种类最多、激励方式最多样化、激光波长分布区域最宽、应用最广泛的一类激光器
• 气体激光器的激励方式很多，最普通的激 励方式是气体放电激励。 • 气体激光器的工作物质种类多，又能采用 多种激励方式，所以覆盖的波段宽，从紫 外到亚毫米波。是目前种类最多、激励方 式最多样化、激光波长分布区域最宽、应 用最广泛的一类激光器
He-Ne(氨-氯)激光器(helium-neongaslaser)氮一氩气体激光器：原子激光器类，1961年实现激光输出，多采用连续工作方式，输出功率与放电毛细管长度有关；输出激光方向性好，（发散角达lmrad以下），单色性好（△v可小于20Hz），输出功率和波长能控制得很稳定He-Ne激光器的结构形式很多，但都是由激光管和激光电源组成。激光管由放电管、电极和光学谐振腔组成，放电管是He-Ne激光器的心脏是产生激光的地方，放电管通常由毛细管和贮气室构成
• 氦一氖气体激光器：原子激光器类，1961年实 现激光输出，多采用连续工作方式，输出功率 与放电毛细管长度有关；输出激光方向性好， （发散角达1mrad以下），单色性好（可小于 20Hz），输出功率和波长能控制得很稳定 • He-Ne激光器的结构形式很多，但都是由激光管 和激光电源组成。激光管由放电管、电极和光 学谐振腔组成，放电管是He-Ne激光器的心脏， 是产生激光的地方，放电管通常由毛细管和贮 气室构成。 He-Ne(氦-氖)激光器(helium-neon gas laser)