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激光

激光主要内容：1.自发辐射受、激辐射和受激吸收2.粒子数反转和光放大3.激光器的基本构成及激光的形成4.激光的纵模和横模5.激光的特性及应用自发辐射受、激辐射和受激吸收自发辐射自发辐射系数E2E1E2E1受激辐射受激辐射系数受激吸收受激吸收系数E2E1自发辐射受激辐射光波的频率相位偏振态无关全同一般情况下粒子数反转和光放大受激吸收受激辐射自发辐射介质中的光强

I-kN1IB+kN2IB忽略光强变化（介质处于粒子数反转态，则光在其中传播时得以放大）.在通常情况下，介质处于热平衡状态在外界能源激励下，打破热平衡，使N2>N1（粒子数反转态）.则粒子数反转——是产生光放大和激光的前提条件。如何使？1.粒子数反转2.增益系数G增益介质II+dIzdz经过介质薄层,光强增量为I0I0zoI增益介质：处于粒子数反转态的介质.光传播时被放大.在增益介质内，光强I随传播距离按指数增加.

结论：激光器的基本构成及激光的形成实例：氦氖激光器激励能源谐振腔全反射镜部分反射镜谐振腔1.基本构成部分工作物质激光工作物质激励能源高压直流电源工作物质：氖气激励方式：直流气体放电2.激光的形成(1)亚稳态——粒子数反转激励激发态基态（亚稳态）激励激发态基态（亚稳态）三能级结构四能级结构激发态

增益介质（处于粒子数反转态的介质）.

激励系统电子碰撞碰撞亚稳态例

He-Ne激光器中Ne气粒子数反转态的实现增益介质(Ne气体)I0eGLr1I0eGLr1I0e2GLr2r1I0增益介质(2)阈值条件r1r2I0e2GL要形成激光,必须满足粒子数反转和阈值条件.I0(r1,r2反射率)(阈值条件)3.pn

结pn

结中的电场和电势差p区能带升高，n区能带降低，形成势垒(1)

pn

结中的电场和势垒pn结中电场减弱，势垒降低，电子、空穴扩散容易，形成正向宏观电流，并随电压变化.pn结中电场增强，势垒增高，电子、空穴扩散困难，形成很小的反向电流.(2)

pn结中电流和外加电压的关系正向电压E反向电压E10203010200.4

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