激光器功率存在上限么？

理論上，激光器功率是否可以無限提高？

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\占坑，每日來添加一點，當作整理筆記

1.我不太清楚你所說的功率有沒有限定範圍，可見光，紅外還是X-ray；

2.這個功率指的是CW運轉(持續運轉)功率還是脈衝光的功率。

3.你指的激光器是我們平時所說的泵浦源這種，還是自由電子激光。

所以以下答案可能扯得有點遠

先來講講自由電子激光器

(圖片來自百度，就不用老師課件上的了。)主要的結構在兩個，1.加速器，2.扭擺磁鐵。

扭擺磁鐵的話是周期性極性反轉排布的一堆磁鐵，就是NSNS...這樣排布的。這個的目的是為了讓自由電子在扭擺器重形成sin周期的運動，當告訴運動的電子運動方向發生改變的時候我們知道電子會產生輻射。同步輻射光源就是用的這個原理，自由電子激光也是一樣，光的波長取決於自由電子的運動速度以及扭擺器排布和磁場大小。介紹完這個直接講他的功率吧

其中後面的在取1的時候有最大值1.0所以只要考慮前面，所以只要將電子速度提高我們可以看到理論上功率就可以達到無限大.實際上當然是不可能的了。

然後我們來討論一下我們平時印象中的激光器；

基本結構：工作物質，泵浦源，光學諧振腔；

1.工作物質，工作物質在激光器中的作用是a.放大，b.改善光

2.光學諧振腔，選模，利用選擇性損耗來達到降低光模式(光模式和光強的關係後面會講)

3.泵浦，外界提供能量使得工作物質產生粒子數反轉，產生激光。

圖都是百度扒來的.....基本結構就像上面這樣了。

激光產生的原理：1.受激輻射大於受激發吸收，受激輻射大於自發輻射。2.增益大於損耗。

如何使得上述兩個條件成立呢？

A.自發輻射，假設t時刻，粒子處於高能級，自發輻射的粒子數目正比於我們有其中成為自發輻射的愛因斯坦係數。

B.受激吸收，同樣的假設t時刻，處於低能級，有個粒子躍遷到高能級，我們有

C.受激輻射,處於高能級，有粒子躍遷到低能級，有

愛因斯坦關係式，對於黑體空腔我們有

\=。= 打個標籤寫作業去普通的激光器的話，放大器的能力是有限的放大能力會隨著光強變大而較小，並且和泵浦光的功率有關。

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對於某個特定系統來說存在泵浦亮度，損傷閾值，散熱，非線性效應的限制，所以會存在一個合理工作區域。

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就半導體激光器而言，目前單管功率都不是很大，一般你看到的用到很大功率的激光器多是用合束做出來的，所以，如果合束提高功率的話，理論上存在上限，因為只要你做的足夠好，又對光束質量不是很在意的話，你可以儘可能多的增加管芯，那功率可以無限大。

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理論上現在還沒有達到極限。高功率激光都是用脈衝激光實現的。

根據功率的公式：p=E/t得知，增加激光功率的方式兩種：增加單個脈衝波包的能量（E)和壓縮脈衝時間(t)。

壓縮脈衝時間是目前世上主要手段，也就是超快激光。主要的方法是將紅外波段的飛秒激光通過高次諧波激發到xuv(extra ultraviolet)波段。現在世界紀錄是40～60阿秒(10E-18秒）。進一步壓縮脈衝很難很難，因為這個波長的光既無法在空氣傳播（衰減太大）也很難用鏡子聚焦（反射率太低）。

剩下的努力是增加波包的能量，但是這個成本非常大，難度也非常大。只有燒無數的錢和花無數的時間才行。問題是現在的阿秒激光的功率已經完全夠用，可以電離任何元素的外層電子，包括最難電離的氦（He). 在我看來完全沒必要追求更高的功率。

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先不說其他的，現在激光器的轉化效率實際上不高，大量能量轉化為了熱能，所以你看很多工業用的大功率激光器都跟著製冷設備。

提高功率諧振腔或者工作物質很可能就承載不了了。

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就目前的情況來看，上限是5拍瓦，從理論上來說應該是不存在上限的

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激光器輸出激光與功率有關的量有平均功率和峰值功率，以及峰值功率密度，不知道你問的是哪一個。

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可以，因為能量可以不斷疊加。

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