激光中的泵浦光和種子光分別是什麼東西?

激光發光原理大約是這個過程吧,看我有木有理解錯?

泵浦光讓 工作物質的 高能級電子數目變多——一個種子光射向工作物質——工作物質產生受激輻射——產生的光和種子光性質一樣——這麼多受激輻射光,射向鏡子,然後鏡子把它們反射回來到另一面鏡子,此過程重複N次——期間這些性質相同的光不停的穿過工作物質——不斷的被放大(光子數不斷的增多)——最後從某面鏡子發射出去。

那麼問題來了——

1,是先注入泵浦光,一段時間以後再注入種子光么?如果是這樣的話,那麼這是個什麼過程呢?

2,還是泵浦光本身就是種子光?——這樣的話如果是燈泵浦,熒光本身就是無規律性的,那麼這樣的種子光產生的受激輻射光放大的光(laser),還是無規則的(每個光子產生一種激光,很多無規則的光子產生很多無規則的激光),沒辦法保證產生的激光的單模性吧(是這個詞形容吧。。。)

3,繼續問題2:如果是熒光泵浦,再通過諧振腔選擇模式,那麼應該會損失好多好多的能量,這樣還能產生高能量的激光么?


1,是先注入泵浦光,一段時間以後再注入種子光么?如果是這樣的話,那麼這是個什麼過程呢?

答:這個無所謂先後,種子光先注入的話,由於泵浦光還沒有注入,所以激光腔內的吸收大於增益,種子光很快就會被吸收。只有泵浦達到了一定水平後才可能激射。

2,還是泵浦光本身就是種子光?——這樣的話如果是燈泵浦,熒光本身就是無規律性的,那麼這樣的種子光產生的受激輻射光放大的光(laser),還是無規則的(每個光子產生一種激光,很多無規則的光子產生很多無規則的激光),沒辦法保證產生的激光的單模性吧(是這個詞形容吧。。。)

答:泵浦光本身不是種子光,這兩種光的波長一般不一樣。但是工作物質被泵浦後自發發射產生的光可以作為種子光(例如在半導體激光器中),自發發射的光各個方向都有,但是只有垂直於鏡子的那些被原路返回並得到持續增強,而這個方向的光的增強同時又消耗了高能級的電子數目,這樣其他方向的光子得到的增強就更加小,如此循環,強者越強,弱者越弱,從而某個模式的光子形成受激輻射,而其他模式被抑制(這個機制稱之為模式競爭,可以打個比方就好像剛入學的時候,大家水平都差不多,機會也均等,但是有一位同學比別的同學強那麼一點點,第一次考試比別人多考了一分,老師注意到了他,然後就花相對更多一點的精力去輔導他,但是因為老師的精力是有限的,在他身上花的精力多了,在其他同學身上花的精力也就少了一點,於是第二次考試,這位同學比別的同學多考了2分,然後老師更加關注他而忽略其他同學,幾次考試下來,老師的注意力都集中在那位同學身上了,而其他人都顧不上了。最後這位同學成為了大牛(激射),而其他同學畢不了業退學了(吸收))。

3,繼續問題2:如果是熒光泵浦,再通過諧振腔選擇模式,那麼應該會損失好多好多的能量,這樣還能產生高能量的激光么?

答:如上所述,諧振腔選擇模式不是在對各種模式都增強之後再去選擇需要的模式,而是先選擇需要的模式再去增強,所以其能量的利用率還是很高的【如上面的例子,老師是先看哪個同學有潛力,才會去付出精力培養,沒潛力的同學他根本就付出精力,所以只在選人階段浪費一些能量,但是在育人階段則不會浪費太多能量】

不過熒光泵浦的效率確實不高,因為激光工作物質一般只吸收特定波長的光,而熒光的光譜很寬,只有其中的很小一部分能量能利用上。【就好像是老師將全部精力都用於培養那個學生,不過有些老師講的很多東西根本就不是學生要學的,所以就是做了無用功】


種子光本來就是激光器,只是很弱,泵浦光作用諧振腔里的增益介質,這裡起到放大作用,也就是形成激光放大器,最終形成功率較大的激光。我覺得是這樣,不對請指正。


問題中提到的種子光應該是平常所說的入射光,這個種子光是在諧振腔中被放大的對象,而泵浦光是一種提供放大的手段和工具,既可以用光作泵浦源,也可以用電作泵浦源,泵浦光是作用於工作物質的,泵浦光將低能級的粒子提升到高能級,從而實現粒子數反轉,它的頻率一般是(E3-E0)/h;種子光則是用來引發受激輻射的,其頻率為(E2-E1)/h。如果將激光的產生比喻成燒火的過程,泵浦光和工作物質是木柴,種子光是打火機,出射光就是燃燒的火苗。


泵浦光是激勵粒子數反轉,而種子光是被放大的光。種子光會吸收高能級粒子能量產生放大。


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