光电子上课用ppt课件

光辐射的三种跃迁过程 答：光辐射的三种跃迁过程是受激吸收，自发辐射。 1，受激吸收 处于低能级E1上的原子，在一频率恰等于（e2-e1）/h的外界光信号的作用下，能从外界光信号中吸收一份能量后跃迁到激发态e2上去，这种过程称之为受激吸收过程。 2.自发辐射 假设某原子起初位于能级e2，因为e2>e1,因此它不稳定，即使没有任何外界光信号的作用，也将在某一时刻自发的跃迁到e1上去（从能级见e2跃迁到e1可简写为e2 e1），同时辐射出一个光子，这种激发态原子在没有外在光照作用下自发地跃迁到低能态所产生的光辐射称之为自发辐射。 3.受激辐射 处于高能级e2的原子在满足（e2-e1）/h的外界光信号的作用下，跃迁至低能态e1并辐射出一个能量为hv且与入射光子全同光子，这两个光子有去诱发其它原子产生更多的电子，这样，在一个入射光子的作用下产生大量相同运动状态的光子，这一发射过程成为受激发射过程。 激光产生的三大要素是什么？ 答：1.激光工作物质 当工作物质中形成粒子数反转分布时，工作物质处于激活状态，光在此介质中传播时，就会获得放大作用，也就是说，原子系统一旦实现了粒子数反转过程，就变成了增益介质，对外来的光而言就变成了放大器。 2，泵浦源 由于在一般情况下介质都处于粒子数正常分布状态，即处于非激活状态，故欲建立粒子数反转分布状态，就必须用外界能量来激励工作物质。我们把在外界作用下，粒子从低能级进入高能级从而实现轮子数反转分布的过程成为泵浦。可以说，泵浦过程就是原子（或分子，离子）的激励过程。我们把将粒子从低能态抽运到高能态的装置称为泵浦源或激励源。 3.光学谐振腔是构成激光器的重要器件，它不仅为获得激光输出提供了必要的条件--限制了可能的模式数目，同时还对激光的频率（高单色性），功率（高亮度），光束发散角（方向性好）及相干性等有着很大影响。 谐振腔为什么能起到频率选择器的作用？ 答：考察在谐振腔中光束传播的作用。图中画的是一平行平面镜腔。镜一是全发射镜，镜二是部分反射镜，在腔内光波不断来回反射。现在考察镜二上的情形。在某一时刻到达镜二而上光波既有直接到达镜二光波A；也有在腔内经历了两次反射，亦即走了一个来回到达镜二的光波B，以及走了两个来回的光波C，这些光波特在镜二上叠加。从光的干涉原理知道，当这些光波叠加时将发生干涉。只有当A,B,C……波的位相之差为2的整数倍时才能互相加强，最后形成振荡：A,B,C……波之间相位的差异就在于她们在腔内所走的路程分别差……个来回，所以要求光波在腔内走一个来回时位相改变量是2的整数倍。这就是谐振条件，它是形成激光时必须满足的一个条件。走过一定的距离后光波相位的改变量与光波的频率（波长）有关，所以不同频率的光在腔内走一个来回后，位相改变量就不一样。对一定长度的谐振腔，只有某些特定频率的光波，在腔内来回一周后，位相该变量是2的整数倍，也就是只有某些特定频率才满足谐振条件，才可能在腔内形成激光，而对另一些频率这不满足谐振条件，因而也就不能形成激光。在这里谐振腔起了一种频率选择器的作用。