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激光工作物質原理

        是指用來實現粒子數反轉并產生光的受激輻射放大作用的物質體系,有時也稱為激光增益媒質,它們可以是固體(晶體、玻璃)、氣體(原子氣體、離子氣體、分子氣體)、半導體和液體等媒質。對激光工作物質的主要要求,是盡可能在其工作粒子的特定能級間實現較大程度的粒子數反轉,并使這種反轉在整個激光發射作用過程中盡可能有效地保持下去;為此,要求工作物質具有合適的能級結構和躍遷特性。

        根據工作物質物態的不同可把所有的激光器分為以下幾大類:

一、固體激光器(晶體和玻璃),這類激光器所采用的工作物質,是通過把能夠產生受激輻射作用的金屬離子摻入晶體或玻璃基質中構成發光中心而制成的;

二、氣體激光器,它們所采用的工作物質是氣體,并且根據氣體中真正產生受激發射作用之工作粒子性質的不同,而進一步區分為原子氣體激光器、離子氣體激光器、分子氣體激光器、準分子氣體激光器等;

三、液體激光器,這類激光器所采用的工作物質主要包括兩類,一類是有機熒光染料溶液,另一類是含有稀土金屬離子的無機化合物溶液,其中金屬離子(如Nd)起工作粒子作用,而無機化合物液體則起基質的作用;

四、半導體激光器,這類激光器是以一定的半導體材料作工作物質而產生受激發射作用,其原理是通過一定的激勵方式(電注入、光泵或高能電子束注入),在半導體物質的能帶之間或能帶與雜質能級之間,通過激發非平衡載流子而實現粒子數反轉,從而產生光的受激發射作用;

五、自由電子激光器,這是一種特殊類型的新型激光器,工作物質為在空間周期變化磁場中高速運動的定向自由電子束,只要改變自由電子束的速度就可產生可調諧的相干電磁輻射,原則上其相干輻射譜可從X射線波段過渡到微波區域。


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