
【计】 lasing
bring; come into being; engender; produce; result; give birth to
【化】 creation; yield
【医】 production
【经】 accrue
laser
【化】 laser
【医】 laser
激光(Laser)是"Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"的缩写,指通过受激发射实现光放大并产生相干辐射的过程。从物理学角度,激光的产生包含三个核心机制:
受激发射(Stimulated Emission) 当处于激发态的原子受特定频率光子撞击时,会释放相同频率、相位和方向的光子,这一量子力学现象由爱因斯坦于1917年提出。该过程形成光信号的相干叠加,是激光单色性和方向性的基础。
粒子数反转(Population Inversion) 通过外部能量泵浦(如电流激励或光激发),使工作物质(如红宝石晶体或He-Ne气体)中高能级粒子数超过低能级,打破热平衡分布状态。这种非平衡态是实现光放大的必要条件。
光学谐振腔(Optical Cavity) 由两块平行反射镜构成的光学反馈系统,其中全反射镜(>99%反射率)和部分反射镜(90-95%反射率)协同作用,使特定波长光波在腔内多次反射形成驻波,产生相位同步的持续振荡。
典型激光器包含泵浦源、增益介质和谐振腔三大组件。以半导体激光器为例,当正向偏压施加于PN结时,电子空穴复合释放光子,经解理面反射形成激光输出,波长由能带间隙决定($lambda=frac{hc}{E_g}$)。
该原理在光纤通信(1550nm波段)、激光切割(CO₂激光10.6μm)和医疗美容(Nd:YAG 1064nm)等领域有广泛应用。美国国家标准与技术研究院(NIST)的激光光谱数据库记录了超过200,000条激光跃迁谱线。
激光(LASER)的全称是“受激辐射光放大”(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),其产生过程基于量子力学原理,主要包括以下关键步骤:
当处于激发态的原子受到特定频率的光子刺激时,会释放出与入射光子完全相同(频率、相位、方向一致)的新光子。这一过程是激光产生的核心机制。
正常情况下,低能级粒子数多于高能级。通过外部能量(如电流、光泵浦)激励,使高能级粒子数超过低能级,形成“粒子数反转”,为受激辐射创造条件。
由两面平行反射镜组成,其中一面部分透光。光子在腔内反复反射,不断引发更多受激辐射,最终通过部分透光镜输出为高度相干、单色、方向性强的激光束。
包括医疗(如激光手术)、通信(光纤传输)、工业(精密切割)等。例如,二氧化碳激光器功率可达数千瓦,用于金属加工。
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