产生激光必须具备的条件

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热心网友时间：2024-10-06 08:34

条件一：首先，激光的产生需要光线在发射后以光速向各个方向传播。为了能够收集并放大这些光线，必须使用一个被称为“共振腔”的设备。这个共振腔通过反射镜将光线*在一个特定区域内，使光线能够来回反射。由于光放大器产生的光子具有相同的性质，因此光线传播的方向也会一致。通过共振腔的作用，光线传播的方向被统一，只有与共振腔方向相同的光线才会被放大，其他方向的光线则不会。这是产生激光的第一个必要条件。理论上，如果工作物质足够长，即使初始自发辐射很弱，最终也能被放大到一定强度。但在实际的激光器中，工作物质既不需要特别长，也不可能特别长（除了最近发展的光纤激光器）。通常的做法是在工作物质的两端放置反射镜，使光线能够来回多次反射并通过工作物质被放大。为了充分利用光能，工作物质通常被置于一个聚光腔体中，这个腔体与端面反射镜共同构成了激光谐振腔。
条件二：第二个必要条件是，激光作为一种光，与其他自然光源一样，是由原子（或分子、离子等）的跃迁产生的，并且最初是由自发辐射引起的。然而，与普通光源不同的是，普通光源在整个传播过程中始终由自发辐射产生，因此包含不同频率（或不同波长、不同颜色）的成分，并且向各个方向传播。而激光在最初的极短时间内依赖于自发辐射，之后的过程完全由受激辐射决定。正是这个原因，使得激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性，以及极高的发光强度。
条件三：第三个必要条件是，激光的产生还依赖于受激辐射的过程。受激辐射是指当一个光子与一个处于激发态的原子相互作用时，会导致原子从激发态跃迁到基态，并释放出一个与入射光子具有相同频率、相位、传播方向的光子。这个过程在激光器中不断进行，从而产生了一系列具有相同频率和传播方向的光子，形成了激光。受激辐射的持续进行是产生激光的第三个必要条件。