關於雷射 - 東海大學

光與介質的三種交互作用： · 1）吸收（Absorption） · 2）自發輻射（Spontaneous emission） · 3）受激輻射（Stimulated emission）. Skiptocontent Home實驗（上）項目4】半導體雷射的認識關於雷射 Laser，LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation。

意思就是：由激發輻射所加強的光。

因此，也有人稱雷射為激光，前者為音譯，後者為意譯。

光與介質的三種交互作用： 1）吸收（Absorption） 一介質受到一光子的照射，此光子的能量恰好對應到此介質的一組能階能量差，這組能階能量差可讓光子有機會被電子吸收，使得電子由低能階的價電帶被激發到高能階的導電帶，而使得介質處於受激態或激發態（excitedstate）。

2）自發輻射（Spontaneousemission） 處在激發態的電子掉回到低能階的價電帶時，會放出光子，此種光子通常稱為螢光（fluorescence）。

通常螢光不會有特定方向。

3）受激輻射（Stimulatedemission） 愛因斯坦提出，當一激發態介質被相同能量的光子照射時，處在高能階的電子會掉到低能階，同時放出光子，此光子與之前照射的光子具有相同的狀態。

也就是說，兩者具有相同波函數，有相同的波長、頻率與相位和相同的行進方向。

雷射的三要件： 1）活性介質（ActiveMedium） 用以產生雷射光的物質，形式上可以是固體、氣體或液體燃料。

2）幫浦作用（pump） 要產生雷射光的條件是一個系統內處在高能狀態的介質（原子或分子）數目比低能態的介質數目多。

居量反轉（populationinversion） 要達到這一狀態，必需打破熱平衡下依波茲曼曲線分布（Boltzmanndistribution）的居量狀態。

打破的方法可以利用高壓放電、強光照射、驅動電流、化學反應等方法，先提供系統一些能量，使介質吸收這些能量後，躍遷至高能狀態以等待激發輻射時放出光子。

3）共振（resonator） 為了使激發輻射放大的光不斷繼續放大，必需設法使這些光子不要一下子離開，還有機會不斷誘發其它高能狀態的介質。

實際作法上都是利用兩片高度反射的鏡片把活性介質拘束在當中，使光子來回激發高能狀態的介質放大輻射，當放大與損失（包括輸出）平衡時即可形成雷射振盪。

雷射特性： 1）光束平行性（Directionality） 2）同調性（coherence） 3）單色性（Monochromatity） 4）高強度（Intensity） 四能階系統： 用來說明雷射系統。

一開始，大部分的電子處在最低能階（groundstate）。

為了達到居量反轉的效果，我們利用幫浦機制，將電子打到高能階狀態（外界提供能量），一般來說，電子會在極短時間內釋放出部分能量，而來到亞穩態能階（metastablelevel）。

電子在能階會停留比較久的時間，如此，能階才能累積較多電子。

一段時間後，能階的電子會自然躍遷到較低能階而釋放出光子。

當然，電子在能階的存活時間要短，也就是說，在能階的電子很快的會回到最穩定的能階狀態，如此一來，才可以造成能階與能階間電子的居量反轉。

若此時有一光子進來（利用共振腔），此光子能量剛好跟（）一樣，則在能階的電子會受激躍遷到能階，並釋放出一個與入射光子一樣的光子。

（此過程為受激輻射） Searchfor: 相關連結 東海大學應用物理系行事曆東海大學年度行事曆 其它 登入 文章RSS訂閱 迴響RSS訂閱 WordPress台灣正體中文 總瀏覽次數:137,792頁面瀏覽總數:3,647 東海大學應用物理學系 地址：40704臺中市西屯區臺灣大道四段1727號東海大學應用物理學系 電話：886-4-23590121-32100 Mail：[email protected]