激光

所谓红外线，是指在电磁波普上比红光波长还要大的一种电磁波，它是不可见光。所以我们平时常见的那种能照射很远发红光的灯并不是什么红外线，它是普通红光。至于它照进无限远，只是我们看不见。

氩铬固体晶体激光器是一种基于晶体材料的激光器，其原理如下：1、激光介质：氩铬激光器的激光介质是氧化铝（Al2O3）晶体，其中掺杂了少量的氩和铬离子。这些离子在晶体中形成了能级结构，可以实现激光放大和放射。2、激发能源：氩铬激光器通常使用弧光灯或闪光灯等强光源来激发晶体中的铬离子。当激发能量足够大时，铬离子会从基态跃迁到激发态，形成激发态的铬离子。3、自发辐射：激发态的铬离子会通过自发辐射跃迁到较低的能级，释放出一定的能量。这些能量会被吸收并激发其他铬离子，形成一个自发辐射的过程。4、反向反转：当自发辐射过程达到一定程度时，会形成反向反转（populationinversion），即激发态的铬离子数目大于基态的铬离子数目。此时，晶体中的铬离子会在受到外界刺激时，以激光的形式放射出能量。5、激光输出：当反向反转达到一定程度时，晶体中的铬离子会在激发能源的刺激下，以激光的形式放射出能量。这些能量会被反射镜反射，形成激光输出。

激光器一般由三个部分组成，固体激光器也不例外：（1）.工作物质这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。目前，激光工作物质已有数千种，激光波长已由X光远至红外光。例如氦氖激光器中，通过氦原子的协助，使氖原子的两个能级实现粒子数反转；（2）.激励能源（光泵）它的作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激发到高能级的外界能量。通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的方法称为光泵法。例如红宝石激光器，是利用大功率的闪光灯照射红宝石（工作物质）而实现粒子数反转，造成了产生激光的条件。通常可以有光能源、热能源、电能源、化学能源等。（3）.光学共振腔这是激光器的重要部件，其作用一是使工作物质的受激辐射连续进行；二是不断给光子加速；三是限制激光输出的方向。最简单的光学共振腔是由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，很快地就产生出相当强的激光。这两个互相平行的反射镜，一个反射率接近100%，即完全反射。另一个反射率约为98%，激光就是从后一个反射镜射出的。激光器主要由三部分组成：工作物质、激励能源、谐振腔（共振腔）。如图：红宝石激光器的基本结构。——固体激光器一般采用光激励源。工作物质多为掺有杂质元素的晶体或玻璃。最常见的固体激光器有红宝石激光器、钕玻璃激光器、掺钕钇铝石榴石激光器等，固体激光器输出能量高，小而坚固，在激光加工、激光武器等方面有重要应用。激光调Q的基本原理调Q技术就是通过某种方法使腔的Q值随时间按一定程序变化的技术。在泵浦开始时使腔处在低Q值状态，即提高振荡阈值，使振荡不能生成，上能级的反转粒子数就可以大量积累，当积累到最大值（饱和值）时，突然使腔的损耗减小，Q值突增，激光振荡迅速建立起来，在极短的时间内上能级的反转粒子数被消耗，转变为腔内的光能量，在腔的输出端以单一脉冲形式将能量释放出来，于是就获得峰值功率很高的巨脉冲激光输出。下面简述电光晶体调Q的工作原理。YAG晶体在氙灯的光泵下发射自然光，通过偏振棱镜后，变成沿x方向的线偏振光，若调制晶体上未加电压，光沿光轴通过晶体，其偏振状态不发生变化，经全反射镜反射后，再次（无变化的）通过调制晶体和偏振棱镜，电光Q开关处于“打开”状态。如果在调制晶体上施加电压，由于纵向电光效应，当沿x方向的线偏振光通过晶体后，经全反镜反射回来，再次经过调制晶体，偏振面相对于入射光偏转了900，偏振光不能再通过偏振棱镜，Q开关处于“关闭”状态。如果再氙灯敢开始点燃时，事先再调制晶体上加电压，使谐振腔处于“关闭”的低Q状态，阻断激光振荡形成。待激光上能级反转的粒子数积累到最大值时，突然撤去晶体上的电压，使激光器瞬间处于高Q值状态，产生血崩式的激光振荡，就可输出一个巨脉冲

半导体激光在1962年被成功激发，在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良，开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管等，广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器（激光笔），是目前生产量最大的激光器。下面小编就给大家介绍一下半导体激光器的优点及工作原理，一起来看看吧。导体激光器工作原理根据固体的能带理论，半导体材料中电子的能级形成能带。高能量的为导带，低能量的为价带，两带被禁带分开。引入半导体的非平衡电子-空穴对复合时，把释放的能量以发光形式辐射出去，这就是载流子的复合发光。一般所用的半导体材料有两大类，直接带隙材料和间接带隙材料，其中直接带隙半导体材料如GaAs（砷化镓）比间接带隙半导体材料如Si有高得多的辐射跃迁几率，发光效率也高得多。半导体复合发光达到受激发射（即产生激光）的必要条件是：①粒子数反转分布分别从P型侧和n型侧注入到有源区的载流子密度十分高时，占据导带电子态的电子数超过占据价带电子态的电子数，就形成了粒子数反转分布。②光的谐振腔在半导体激光器中，谐振腔由其两端的镜面组成，称为法布里一珀罗腔。③高增益用以补偿光损耗。谐振腔的光损耗主要是从反射面向外发射的损耗和介质的光吸收半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：（1）要产生足够的粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；（2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；（3）要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。半导体激光器的优点半导体二极管激光器是最实用最重要的一类激光器。它的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。此外，半导体激光器采用低电压恒流供电方式，电源故障率低、使用安全，维修成本低。目前，半导体激光器的使用数量居所有激光器之首，某些重要的应用领域，过去常用的其他激光器，已逐渐被半导体激光器所取代。从上述内容可以看出半导体激光器和其他激光器相比之下，是出众了点，也可谓说是首领，所以也被更加广泛的应用在了生活中，说明它的方便与人，而它的优势被人良好的发挥了出来，给人们的生活带来的很大的便捷。

红外线激光灯原理工作原理.能直线照射出多少米. 写回答有奖励 共5个回答库存凯2019-11-08 LV.2关注基本原理激光灯里装有YAG固体激光器，使用氪灯及Nd:YAG晶体棒产生激光束，通过变频，形成可见的绿色光。再利用计算机控制振镜发生高速偏转，从而形成漂亮的文字或图形。采用YAG固体激光器，使用氪灯及Nd:YAG晶体棒产生激光束，通过变频，形成可见的绿色光。利用计算机控制振镜发生高速偏转，从而形成漂亮的文字或图形。控制软件有德国的火凤凰软件、美国的穿山甲软件等。主要特点1、射程远，可达到数公里远。2、颜色鲜明，亮度高。3、指向性好，光分散度小。4、专用控制软件，图形和文字转换方便，易于控制。扩展资料用途可用于紫外线杀菌、激发荧光（荧光显微镜、验钞）、诱杀害虫、晒图等。不同形状和大小、角度和弯曲、边缘和凹凸情况的三维部件固化时，需要光投射到所有的表面上，且应有足够的能量。 一般灯具由灯管和反射罩组成，反射罩用于聚集光束定向投射到物件上，反射罩一般为椭圆形或抛物线状的。但是，由于光的发散，偏离此点后，辐照度迅速降低。而使用抛物线灯罩，在较宽的范围内可得到平行紫外光束，但是辐照度低且可在三维物体上增加阴影。 工业上的许多三维物件在涂漆时需要固化“光学厚”涂料，这是一种具有高紫外吸收率的涂料。利用一套紧凑的模块式灯具系统，可以跟踪物件轮廓或者照射某些特定区域。对微波动力灯的椭圆面凹处进行修正，可以变化光的聚焦，使焦点离灯面更远，从而使聚焦面变宽。虽然这样会减少辐射度的峰值，但可以使光的强度比较均匀，在离灯较远的地方也可以得到足够的辐照，同时又保持了聚集和发散光的优点，减少了阴影出现

激光器是能发射激光的装置，按类别可以分为很多种激光器1、按输出波长分类，激光器主要可以分为紫外激光器、可见光激光器和红外激光器等等；2、按功率分类，激光器主要可以分为低功率激光器、中功率激光器、高功率激光器和超高功率激光器等等；3、按脉冲宽度分类，可以分为连续激光器、准连续激光器、脉冲激光器、纳秒激光器、皮秒激光器和飞秒激光器等等；4、按工作介质分类，激光器分为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器和自由电子激光器等等

那么什么是光纤激光器呢？它是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。那么光纤激光器工作原理是什么？光纤激光器应用在哪些领域呢？我们马上来学习一下相关内容吧。【光纤激光器工作原理】光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维，其导光原理是利用光的全反射原理，即当光以大于临界角的角度由折射率大的光密介质入射到折射率小的光疏介质时，将发生全反射，入射光全部反射到折射率大的光密介质，折射率小的光疏介质内将没有光透过。普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯、中间低折射率硅玻璃包层和最外部的加强树脂涂层组成。光纤按传播光波模式可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤的芯径较小，只能传播一种模式的光，其模间色散较小。【光纤激光器好不好】光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有以下优势：（1）玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势；（2）玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配，这是由于玻璃基质Stark分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故；（3）玻璃材料具有极低的体积面积比，散热快、损耗低，所以转换效率较高，激光阈值低；（4）输出激光波长多：这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多；（5）可调谐性：由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。【光纤激光器应用领域】随着光纤激光器的功率不断攀升，光纤激光器在工业切割方面得以被规模化应用。比如：用快速斩波的连续光纤激光器微切割不锈钢动脉管。由于它的高光束质量，光纤激光器可以获得非常小的聚焦直径和由此带来的小切缝宽度正在刷新医疗器件工业的标准。由于其波段涵盖了1.3μm和1.5μm两个主要通信窗口，因此光纤激光器在光通信领域拥有不可替代的地位，大功率双包层光纤激光器的研制成功使其在激光加工领域的市场需求也呈迅速扩展的趋势。光纤激光器在激光加工领域的范围和所需性能具体如下：软焊和烧结：50－500W；聚合物和复合材料切割：200W－1kW；去激活：300W－1kW；快速印刷和打印：20W－1kW；金属淬火和涂敷：2－20kW；玻璃和硅切割：500W－2kW。此外，随着紫外光纤光栅写入和包层泵浦技术的发展，输出波段在紫光、蓝光、绿光、红光及近红外光的波长上转换光纤激光器已可以作为实用的全固化光源而广泛应用于数据存储，彩色显示，医学荧光诊断。

这个是半导体激光器，查一下半导体激光器方面的东西就好。禁带、导带、吸收、跃迁...

1917年：爱因斯坦提出“受激发射”理论，一个光子使得受激原子发出一个相同的光子。　　1953年：美国物理学家Charles Townes用微波实现了激光器的前身：微波受激发射放大（英文首字母缩写maser）。　　1957年：Townes的博士生Gordon Gould创造了“laser”这个单词，从理论上指出可以用光激发原子，产生一束相干光束，之后人们为其申请了专利，相关法律纠纷维持了近30年。　　1960年：美国加州Hughes 实验室的Theodore Maiman实现了第一束激光。　　1961年：激光首次在外科手术中用于杀灭视网膜肿瘤。　　1962年：发明半导体二极管激光器，这是今天小型商用激光器的支柱。　　1969年：激光用于遥感勘测，激光被射向阿波罗11号放在月球表面的反射器，测得的地月距离误差在几米范围内。　　1971年：激光进入艺术世界，用于舞台光影效果，以及激光全息摄像。英国籍匈牙利裔物理学家Dennis Gabor凭借对全息摄像的研究获得诺贝尔奖。　　1974年：第一个超市条形码扫描器出现。　　1975年：IBM投放第一台商用激光打印机。　　1978年：飞利浦制造出第一台激光盘（LD）播放机，不过价格很高。　　1982年：第一台紧凑碟片（CD）播放机出现，第一部CD盘是美国歌手Billy Joel在1978年的专辑52nd Street。　　1983年：里根总统发表了“星球大战”的演讲，描绘了基于太空的激光武器。　　1988年：北美和欧洲间架设了第一根光纤，用光脉冲来传输数据。　　1990年：激光用于制造业，包括集成电路和汽车制造。　　1991年：第一次用激光治疗近视，海湾战争中第一次用激光制导导弹。　　1996年：东芝推出数字多用途光盘（DVD）播放器。　　2008年：法国神经外科学家使用广导纤维激光和微创手术技术治疗了脑瘤。　　2010年：美国国家核安全管理局（NNSA）表示，通过使用192束激光来束缚核聚变的反应原料、氢的同位素氘（质量数2）和氚（质量数3），解决了核聚变的一个关键困难。　　2011年3月，研究人员研制的一种牵引波激光器能够移动物体，未来有望能移动太空飞船。　　2013年1月，科学家已经成功研制出可用于医学检测的牵引光束。　　2014年6月5日美国航天局利用激光束把一段时长37秒、名为“你好，世界！”的高清视频，只用了3.5秒就成功传回，相当于传输速率达到每秒50兆，而传统技术下载需要至少10分钟。

激光器电源工作原理—全波整流讲解VIP专享文档 2018-10-05 1页 用App免费查看诗快的店 关注《激光成套设备与维护》课程激光器电源工作原理——全波整流1、教学目标（1）了解全波整流的基本原理（2）了解全波整流的电路组成（3）了解全波整流电路的不同类型2、教学内容（1）单相桥式全波整流电路1）电路组成2）工作原理1、当 u2>0 时，二极管 D1、D3 导通。电路流向如图2、当 u2<0 时，二极管 D2、D4 导通。电流流向如图，注意通过RL的电流的电流方向与U2>0时是一致的3）波形单相桥式全波整流电路输出电压波形单相桥式整流电路输出电压平均值：单相桥式全波整流电路输出电流平均值：单相桥式全波整流电路中二极管的平均电流和输出电流：单相桥式全波整流电路二极管上承受的最高反向电压：（2）单相全波整流电路1）电路组成2）工作原理3）单相全波整流电路输出电压波形单相全波整流电路输出电压平均值单相全波整流电路输出电流平均值单相全波整流电路中二极管的平均电流和输出电流：单相全波整流电路二极管上承受的最高反向电压：两种全波整流电路对比实际应用中，桥式全波整流应用较多。3、作业1、桥式全波整流电路工作时，整流二极管（B）A 始终导通 B 有导通也有截止2、单相桥式全波整流电路与单相全波整流电路相比，其对整流二极管的反向耐压要求（A） A 较高 B 较低

自由电子激光的物理原理是利用通过周期性摆动磁场的高速电子束和光辐射场之间的相互作用，使电子的动能传递给光辐射而使其辐射强度增大。利用这一基本思想而设计的激光器称为自由电子激光器(简称FEL)。如图1所示，一组扭摆磁铁可以沿z轴方向产生周期性变化的磁场．磁场的方向沿Y轴。由加速器提供的高速电子束经偏转磁铁D导入摆动磁场。由于磁场的作用．电子的轨迹将发生偏转而沿着正弦曲线运动，其运动周期与摆动磁场的相同。这些电子在XOZ面内摇摆前进．沿x方向有一加速度．因而将在前进的方向上自发地发射电磁波。辐射的方向在以电子运动方向为中心的一个角度范围内。它的工作原理可简述如下。由加速器产生的高能电子经偏转磁铁注入到极性交替变换的扭摆磁铁中。电子因做扭摆运动而产生电磁辐射（光脉冲），光脉冲经下游及上游两反射镜反射而与以后的电子束团反复发生作用。结果是电子沿运动方向群聚成尺寸小于光波波长的微小的束团。这些微束团将它们的动能转换为光场的能量，使光场振幅增大。这个过程重复多次，直到光强达到饱和。作用后的电子则经下游的偏转磁铁偏转到系统之外。以上是FEL产生过程的比较形象的描述。从物理学角度看，这个过程就是电子对辐射的受激康普顿散射的结果。这里一个最为关键的环节是电子要聚集成许多短于光波波长的束团。因为，只有这样它的辐射才是相干的，而FEL的技术难度，恰恰也正在于此。电子束性能必须十分优越（能量分散小，方向分散小，时间稳定度高……），同时流强尽可能大，才能达到要求，显然，FEL工作波长愈短，技术难度也就愈大。通过稳定的电子束来泵浦，配置电子贮存环让电子束再加速并再循环使用，用静电方法或逆向运转的射频线性加速器使电子减速以充分利用出射电子束的剩余能量，使用上述任何一种方法都可以进一步增大总体效率。自由电子激光器输出的激光波长lambda _s与电子的能量E有关：lambda _s sim 1/E^2，故改变电子束的加速电压就可以改变激光波长，这叫做电压调谐，其调谐范围很宽，原则上可以在任意波长上运转。在现有的电子枪和加速器的实验条件下，可以获得从毫米波到1000&Aring;的光频波段范围内的连续调谐的相干辐射。自由电子激光器的输出功率与电子束的能量、电流密度以及磁感应强度B_0有关，它可望成为一种高平均功率、高效率（理论极限达40%）、高分辨率的具有稳定功率和频率输出的激光器件，采用它能够避免某些工艺上的麻烦（如激光工作物质稀缺、有毒或腐蚀金属、玻璃），另外，它基本上不存在使用寿命问题。

一个激光武器系统一般由高能激光器、精密瞄准跟踪系统和控制发射系统等组成。 激光武器是多学科综合的高技术武器装备，研制的关键技术主要有：①高功率激光器技术；②高激光束质量技术；③快速、高精度的瞄准跟踪技术；④重量轻、机动性好的发射控制系统技术；⑤低成本耗能技术；⑥激光对各类目标材质的毁伤技术。解决好以上技术问题，是使激光武器成为实用化武器装备的关键。激光武器的另一项重要技术是反射镜技术。对于远程硬杀伤激光武器，都需要大直径的反射镜，用于传输和会聚高能激光束于攻击目标上。反射镜要求直径大、反射率高、面形好、有自适应调节能力。实用化的武器装备一般应具备的条件为：性能稳定性好、环境适应能力强、机动性好、使用耗费低、安全性高。 激光器是激光武器的核心组件，所以激光武器的性能主要由激光器的性能所决定。习惯上，激光武器主要按激光器的类别进行分类。激光器的种类很多，有固体激光器、气体激光器、半导体激光器、自由电子激光器、化学激光器、染料激光器、光纤激光器、准分子激光器、色心激光器等。目前，能作为激光武器的激光器有：化学激光器、气体激光器、固体激光器等，在它们中也只有很少几种高功率类型的激光器可开发为激光武器。 　　化学激光器是利用工作物质的化学反应所释放的能量激励工作物质产生激光。可用作激光武器的化学激光器有：氟化氘激光器、氟化氢激光器和氧-碘激光器等。化学激光器具有激光武器所需要的许多特性：比能量高（可达500~1000J/g）；易制成高功率激光器（能制成数百万瓦或千万瓦功率的激光器）；光束质量好；不需要外电源等。特别是氟化氘激光器，输出波长为3.8μm，大气传输特性好。化学激光器的主要缺点是要排放有害气体。 　　适用于作为激光武器的气体激光器主要有气动CO2激光器和电激励CO2激光器。CO2激光器的发射功率可达兆瓦级以上，波长位于大气窗口（10.6μm），光束穿透性好。气动CO2激光器是利用气体动力学原理，通过燃烧压缩的CO2和O2产生高压CO2气体，使其绝热膨胀而产生激光。气动CO2激光器的输出功率高，但体积大，能量转换效率低，光束质量不高。另一种CO2气体激光器是电激励CO2激光器，它是对由CO2、N2、He、Xe和H2O等构成的混合气体进行放电激励输出激光。电激励CO2激光器具有输出功率高、能量转换效率高、结构简单、工艺成熟等优点。缺点是电源技术不完善，光束质量不高。 　　固体激光器制成的激光武器适用于作软杀伤武器，目前可实现的平均输出功率在千瓦级或万瓦级，可在10km内损坏光电探测设备、目标指示设备以及使人眼暂时致盲或永久致盲。固体激光器体积小、重量轻、性能稳定，适用于制成便携式、车载和机载等轻型战术激光武器。目前，采用板条状的Nd:YAG激光器可实施8km内的设备和人员的软杀伤。

因斯坦在玻尔工作的基础上于1916年发表《关于辐射的量子理论》。文章提出了激光辐射理论，而这正是激光理论的核心基础。因此爱因斯坦被认为是激光理论之父。在这篇论文中，爱因斯坦区分了三种过程：受激吸收、自发辐射、受激辐射。前两个概念是已为人所知的。受激吸收就是处于低能态的原子吸收外界辐射而跃迁到高能态；自发辐射是指高能态的原子自发地辐射出光子并迁移至低能态。这种辐射的特点是每一个原子的跃迁是自发的、独立进行的，其过程全无外界的影响，彼此之间也没有关系。因此它们发出的光子的状态是各不相同的。这样的光相干性差，方向散乱， (正解处) 而受激辐射则相反。它是指处于高能级的原子在光子的“刺激”或者“感应”下，跃迁到低能级，并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。这好比清晨公鸡打鸣，一个公鸡叫起来，其他的公鸡受到“刺激”也会发出同样的声音。受激辐射的最大特点是由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原来的光子具有完全相同的状态。它们具有相同的频率，相同的方向，完全无法区分出两者的差异。这样，通过一次受激辐射，一个光子变为两个相同的光子。这意味着光被加强了，或者说光被放大了。这正是产生激光的基本过程。

听我娓娓道来. 首先,激光的英文叫Laser light amplification by stimulated emission of radiation.就是通过受激发射实现光放大. 光通过谐振腔的选模作用和增益介质的放大作用,经过震荡和放大,实现拥有单色性、准直性、相干性非常好的光束,这个就是激光. 激光器有很多种类型,但他的必要组成部分无外乎：谐振腔、增益介质、泵浦源. 形成激光的一个重要条件是,粒子数反转,就是导带的粒子数密度大于价带（半导体）或高能级的粒子数密度大于低能级（气体或固体）,激光的现象就是在这样一种偏离了平衡态的稳态. 半导体激光器比起固体激光器和气体激光器,结构上还是有很大区别的.半导体激光器一般是三层或多层异质结结构,这样由于折射率的的内大外小自然构成了光约束,又由于异质结结构形成的量子井结构（最早的半导体激光器不是量子井结构的,随着MBE的半导体加工技术的应用,单井和多井结构得以实现）,对载流子形成了约束,使受激发射大都发生在增益介质的带边,这样就大大提高了激光器的效率.半导体激光器是电泵浦的,不同于气体激光器或固体激光器的光泵浦. 半导体激光器的工作过程是这样的,由于外加电场的作用,载流子开始移动,由于量子井的存在,载流子开始在量子井中堆积,然后一部分导带的电子会自发跃迁回价带放出一个能量等于带隙宽度（band gap）的光子,这个过程叫自发发射,一部分自发发射的光子会被吸收,再放出两个光子,这个过程叫受激发射,这样自发发射的光子成为了最初的泵浦光,然后不断的发生受激发射,受激发射的光子会在增益介质中不断震荡,不断的使更多的光子受激发射出来,当外加电场强度达到粒子数反转所需强度之后一段时间,便会有稳定的激光输出了. ———————— 这个过程当中有很多很多细节问题,不明白可以问我.

常规激光器一般包括3个部分。光学谐振腔，包括固定在两端的面对面的两个反射镜；泵浦源，通常是电流或光；增益介质，种类包括气体、液体和固体等。常规激光器工作原理是泵浦源的电流或光射进增益介质，增加增益介质里的电子能量，一些被增加能量的电子会自由释放特定频率的光子，谐振腔两端的反射镜把电子所释放的光子再反射回增益介质，反射回的光与增益介质内的电子产生共振并诱导更多电子释放光子，如滚雪球般把光放大，如此形成激光束，部分激光束通过反射镜射出谐振腔，其形状由发射镜面形状来控制。反射镜表面均匀分割成十几个小镜面，每个小镜面代表着不同图像，意味着反射后产生不同的光束。如果需要其他激光束，就需要更换反射镜，这些光学元件昂贵且娇贵，每更换一次还需对光进行重新校准。数字激光器的秘密在于将其中一个反射镜换成了“空间光调制器”。“空间光调制器”如同一个可反光的微型液晶显示屏，只需通过电脑向显示屏输入特定图像就能得到所需要的激光模式。其最大特点是不用为每束激光设计一个新激光器，只需在电脑上变换图片，就能得到想要的光束形状。数字激光可以创建几乎任何激光模式，而在以前，每束光都需要一个单独激光器，为此很多人需要花费一两年才能做到。随着电脑上图片的不断变化，反射镜上的激光束不断发生变化。

激光产生的过程如下：1、介质分子在外来能量的激发下跃迁到可以产生受激辐射的能级。2、一些在高能级的介质分子随机跃迁到低能级，并发射出一个光子。3、由于该能级可以产生受激辐射，所以在该光子击中另一个处于该能级的介质分子时，该介质分子产生受激辐射现象。即受入射光子的激发而从该能级跃迁至低能级，同时发射出一个和入射光子一模一样的光子。4、以上过程在谐振腔内进行，谐振腔两端是两块平行放置的反射镜，反射镜间距是受激辐射波长的整数倍。以使得只有完全垂直于两块反射镜的辐射被选择留下。5、被选择方向上的辐射不断增殖形成相干性非常好的激光光束。跃迁到低能级的介质分子在外来能量的激发下重新回到高能级，保证持续提供可激发的介质分子。6、谐振腔的一端放置的反射镜有一定的透射率，通过此端反射镜透射出来的光束就是我们可以使用的激光束。以上是激光发生原理的简述，请参考。至于应用，由于激光是方向性和相干性非常好的光，所以有很多适合激光的应用。如激光切割、激光美容、激光存储等等。

激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是“通过受激辐射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。激光的原理早在 1916年已被著名的犹太裔物理学家爱因斯坦发现。原子受激辐射的光，故名“激光”：原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致。因此激光相比普通光源单色性、方向性好，亮度更高。激光应用很广泛，有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等等。激光系统可分为连续波激光器和脉冲激光器。

我用的日益电机的国宝激光泵浦的原理是激光增益介质在泵浦作用下，会发生自发辐射，自发辐射的光在介质中传输会发生受受激辐射，产生光放大。由于腔镜的存在，只有垂直腔镜的光纤可以不断放大，最后输出。

CO2激光器的组成，一般采用层套筒式结构。最里面一层是放电管，第2层为水冷套管，最外一层为储气管。二氧化碳激光器放电管直径比He-Ne激光管粗。放电管的粗细一般来说对输出功率没有影响，主要考虑到光斑大小所引起的衍射效应，应根据管长而定。管长的粗一点，管短的细一点。放电管长度与输出功率成正比。在一定的长度范围内，每米放电管长度输出的功率随总长度而增加。加水冷套的目的是冷却工作气体，使输出功率稳定。放电管在两端都与储气管连接，即储气管的一端有一小孔与放电管相通，另一端经过螺旋形回气管与放电管相通，这样就可使气体在放电管中与储气管中循环流动，放电管中的气体随时交换。CO2激光器结构图　　光学谐振腔：CO2激光器的谐振腔常用平凹腔，反射镜用K8光学玻璃或光学石英，经加工成大曲率半径的凹面镜，镜面上镀有高反射率的金属膜——镀金膜，在波长10.6u03bcm处的反射率达98.8％，且化学性质稳定。二氧化碳发出的光为红外光。所以反射镜需要应用透红外光的材料，因为普通光学玻璃对红外光不透。就要求在全反射镜的中心开一小孔。再密封上一块能透过10.6u03bcm激光的红外材料，以封闭气体。这就使谐振腔内激光的一部分从这一小孔输出腔外，形成一束激光。　　电源及泵浦：封闭式CO2激光器的放电电流较小，采用冷电极，阴极用钼片或镍片做成圆筒状。30～40mA的工作电流，阴极圆筒的面积500cm2，不致镜片污染，在阴极与镜片之间加一光栏。　　泵浦采用连续直流电源激发。激励CO2激光器直流电源原理，直流电压为把市内的交流电压，用变压器提升，经高压整流及高压滤波获得高压电加在激光管上。

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YAG激光器的原理如下： 当将激活物质放在两个互相平行的反射镜，其中一片100%反射另一片50%透射镜，就可构成的光学谐振腔，在这光学谐振腔内，非轴向传播的单色光谱被排出谐振腔外：轴向传播的单色光谱在腔内往返传播。

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有机电泵激光器工作原理是给工作物质以能量，将原子由低能级激发到高能级的外界能量。有机电泵激光器通常可以有光能源、热能源、电能源、化学能源等。激光器是当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，很快地就产生出相当强的激光。

由于光纤激光器采用的工作介质具有光纤的形式，其特性要受到光纤渡导性质的影响。进入到光纤中的泵浦光一般具有多个模式，而信号光电可能具有多个模式，不同的泵浦模式对不同的信号模式产生不同的影响，使得光纤激光器和放大器的分析比较复杂，在很多情况下难以得到解析解，不得不借助于数值计算。光纤中的掺杂分布对光纤激光器也产生很大的影响，为了使介质具有增益特性，将工作离子（即杂质）掺杂进光纤。一般情况下，工作离子在纤芯中均匀分布．但不同模式的泵浦光在光纤中的分布是非均匀的。因而，为了提高泵浦效率，应该尽量使离子分布和泵浦能量的分布相重合。在对光纤激光器进行分析时，除了基于前面讨论的激光器的一般原理，还要考虑其自身特点，引入不同的模型和采用特殊的分析方法，以达到最好的分析效果。　　和传统的固体、气体激光器一样，光纤激光器也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器，增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤，谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，也可以用耦合器构成各种环形谐振腔。泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤，增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发发射。所产生的自发发射光经受激放大和谐振腔的选模作用后，最终形成稳定激光输出。

运作原理　　二氧化碳激光是一种分子激光。主要的物质是二氧化碳分子。它可以表现多种能量状态这要视其震动和旋转的形态而定。基本的能量网状见图1。二氧化碳里的混合气体是由于电子释放而造成的低压气体（通常30-50托）形成的等离子（电浆）。如麦克斯韦-波尔兹曼分布定律所说，在等离子里，分子呈现多种兴奋状态。一些会呈现高能态（00o1）其表现为不对称摆动状态。当与空心墙碰撞或者自然散发，这种分子也会偶然的丢失能量。通过自然散发这种高能状态会下降到对称摆动形态(10o0)以及放射出可能传播到任何方向的光子（一种波长10.6μm的光束）。偶然的，这种光子的一种会沿着光轴的腔向下传播也将在共鸣镜里摆动。大体上，二氧化碳激光的工作物质是由二氧化碳、氦、氮气所组成的混合物。氮气作为缓冲气体以及它的分子共鸣地传递刺激能量给二氧化碳分子。因为张弛水平（01110）是瓶颈，氦的作用是作为热壑来传递能量给水平（01110）给氦原子。　　二氧化碳激光的种类　　废热被拒的方式对激光系统设计有很大的影响。原则上，有两种可能的方式。靠前种方式是基于自动处理自然扩散热气到管墙，运作原理就是密封和慢轴流激光。第二种是基于气体强迫对流，其运作原理就是快轴流激光。大体上，主要有五种二氧化碳激光：　　密封式或无流式　　慢轴流　　快轴流　　快速横向流　　横向激励大气（TEA）　　密封或无流式二氧化碳激光通常以用于光束偏转激光做记号。它的放电管完全被封住。这种激光束的质量非常好。而且在大多数情况下整个放电管可以换新旧的可以重新灌气所以容易保养。这样就无需使用分离式的气体供应系统。只需要在激光头做较少的连接。所以它既紧密且轻巧。但是其能量输出较低（通常少于200瓦）。　　TEA二氧化碳激光通常应用于防护罩制作。只能在脉冲形势下操作。气流低且气压高。其激励电压大概在一万伏。这种激光束能量分布在相对的大区域是统一的。它的较高能量较高可以达到1012瓦而且其脉冲宽度非常小。尽管如此，由于多状态运转所以这种形式的激光很难在小点上集中。　　泵的电源供应　　对于CW二氧化碳激光而言，总体上说主要有三种给泵供电的方式。例如：直流电（DC）、高频（HF）、射频（RF）。直流电供电设计较简单。在高频率供电式中电子在频率20-50千赫兹之间交替。相对直流电而言，高频供电在大小上紧密而且较高效率。射频供电中电子在频率2至100兆赫兹之间交替。与直流电相比，其电压和效率都较低。

氦氖激光器工作原理是氖原子，不同能级的受激辐射跃迁将产生不同波长的激光，主要有632.8nm、1.15um和3.39um三个波长。氦原子有两个亚稳态能级21S0、23S1，它们的寿命分别为5×10-6s和10-4s，在气体放电管中，在电场中加速获得一定动能的电子与氦原子碰撞，并将氦原子激发到21S0、23S1，此两能级寿命长容易积累粒子。原子能量的增加（或减少），不是爬坡式的渐变，而是阶梯式的跃变。即由一个能态跳到另一能态，稍事停留，再进一步跃迁。这些“阶梯”，在一定条件下，能量值是固定的，称为能级。原子在特定的两能级间跃迁，辐射的光子频率是固定的。如氖原子从2S能级跃迁到2P能级时，会辐射波长1.15微米的光波（2S、2P为能级符号，不代表能量值）。纯氖气的这种自发辐射效率极低。因为每个原子所受的碰撞不同，会跃迁到许多不同的能级，2S能级只是其中之一，只有少数原子处于这一状态。其它能级的原子向基态跃迁时，幅射的大都是红外光波。扩展资料氦氖（He-Ne）激光器的结构一般由放电管和光学谐振腔所组成。激光管的中心是一根毛细玻璃管，称作放电管（直径为1mm左右）；外套为储气部分（直径约45mm）；A是钨棒，作为阳极；K是钼或铝制成的圆筒，作为阴极。壳的两端贴有两块与放电管垂直并相互平行的反射镜，构成平凹谐振腔。两个镜版都镀以多层介质膜，一个是全反射镜，通常镀17层膜。交替地真空蒸氟化镁（MgF2与硫化锌（ZnS）。另一镜作为输出镜，通常镀7层或9层膜（由最佳透过率决定）。氦氖激光器已经被人们应用得非常普遍。但氦氖激光器又存在一定的缺点，激光器的效率较低，功率也不够大。所以在激光外科手术、钻孔、切割、焊接等这些行业中，人们现在大多换成采用 CO2激光器、脉冲激光器或者是半导体激光器等大功率激光器。因为氦氖激光器具有工作性质稳定、使用寿命比较长的特点，因而现在对于氦氖激光器在流速和流量测量方面得到了更加普遍的开发和利用，同时在精密计量方面的应用也非常广泛。参考资料来源：百度百科-氦氖激光器

激光器一般由工作介质、激励源、谐振腔三个部分组成。

　　半导体二极管激光器是实用中最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。　　半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质(既利用电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。　　固体激光器,体积大,易受到外界振动、温度变化等因素干扰,稳定性差,难维护,且维护成本高,但输出峰值功率可以很高,光束质量好,性噪比高。

我虽然没有学过，但是查找资料总是可以的，你直接搜索CO2激光放电管，在豆丁网上有很多篇介绍。希望能够帮到你。注意是放电管。

　　氦氖激光器的原理　　（1）通过氦原子的协助，使氖原子的两个能级实现粒子数反转；　　（2）光泵：通过强光照射工作物质而实现粒子数反转造成产生激光的条件；　　（3）光学共振腔：由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，很快地就产生出相当强的激光。这两个互相平行的反射镜，一个反射率接近100％，即完全反射。另一个反射率约为98％，激光就是从后一个反射镜射出的。

受激发射

激光器是能发射激光的装置

除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（ 见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。

YAG激光器的原理如下： 当将激活物质放在两个互相平行的反射镜，其中一片100%反射另一片50%透射镜，就可构成的光学谐振腔，在这光学谐振腔内，非轴向传播的单色光谱被排出谐振腔外：轴向传播的单色光谱在腔内往返传播。

　　氦氖激光器的原理　　（1）通过氦原子的协助，使氖原子的两个能级实现粒子数反转；　　（2）光泵：通过强光照射工作物质而实现粒子数反转造成产生激光的条件；　　（3）光学共振腔：由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，很快地就产生出相当强的激光。这两个互相平行的反射镜，一个反射率接近100％，即完全反射。另一个反射率约为98％，激光就是从后一个反射镜射出的。

大约是二十世纪六十年代

打坦克卫星，GGG激光器

光纤激光器的工作原理如下：由泵浦源发出的泵浦光通过一面反射镜耦合进入增益介质中，由于增益介质为掺稀土元素光纤，因此泵浦光被吸收，吸收了光子能量的稀土离子发生能级跃迁并实现粒子数反转，反转后的粒子经过谐振腔，由激发态跃迁回基态，释放能量，并形成稳定的激光输出。光纤激光器的工作原理主要基于光纤激光器的特殊结构。激光器是由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分组成，具体作用如下：1、增益光纤为产生光子的增益介质。2、抽运光的作用是作为外部能量使增益介质达到粒子数反转，即泵浦源。3、光学谐振腔由两个反射镜组成，作用是使光子得到反馈并在工作介质中得到放大。扩展资料：光纤激光器的特点：1、光束质量好。光纤的波导结构决定了光纤激光器易于获得单横模输出，且受外界因素影响很小，能够实现高亮度的激光输出。2、高效率。光纤激光器通过选择发射波长和掺杂稀土元素吸收特性相匹配的半导体激光器为泵浦源，可以实现很高的光一光转化效率。对于掺镱的高功率光纤激光器，一般选择915纳米或975纳米的半导体激光器，荧光寿命较长，能够有效储存能量以实现高功率运作。3、散热特性好。光纤激光器是采用细长的掺杂稀土元素光纤作为激光增益介质的，其表面积和体积比非常大，约为固体块状激光器的1000倍，在散热能力方面具有天然优势。中低功率情况下无需对光纤进行特殊冷却，高功率情况下采用水冷散热，也可以有效避免固体激光器中常见的由于热效应引起的光束质量下降及效率下降。4、结构紧凑，可靠性高。由于光纤激光器采用细小而柔软的光纤作为激光增益介质，有利于压缩体积、节约成本。泵浦源也是采用体积小、易于模块化的半导体激光器，商业化产品一般可带尾纤输出，结合光纤布拉格光栅等光纤化的器件，只要将这些器件相互熔接即可实现全光纤化，对环境扰动免疫能力高，具有很高的稳定性，可节省维护时间和费用。参考资料来源：百度百科-光纤激光器

根据固体的能带理论，半导体材料中电子的能级形成能带。高能量的为导带，低能量的为价带，两带被禁带分开。引入半导体的非平衡电子-空穴对复合时，把释放的能量以发光形式辐射出去，这就是载流子的复合发光。一般所用的半导体材料有两大类，直接带隙材料和间接带隙材料，其中直接带隙半导体材料如GaAs（砷化镓）比间接带隙半导体材料如Si有高得多的辐射跃迁几率，发光效率也高得多。半导体复合发光达到受激发射（即产生激光）的必要条件是：①粒子数反转分布分别从P型侧和n型侧注入到有源区的载流子密度十分高时，占据导带电子态的电子数超过占据价带电子态的电子数，就形成了粒子数反转分布。②光的谐振腔在半导体激光器中，谐振腔由其两端的镜面组成，称为法布里一珀罗腔。③高增益用以补偿光损耗。谐振腔的光损耗主要是从反射面向外发射的损耗和介质的光吸收。半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：（1）要产生足够的 粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；（2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；（3）要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。半导体激光器优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。

激光这个词是从英文原文“LASER”一词翻译过来的，它的完整的英文原文是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (光辐射受激发射放大)，“LASER”是它的缩写。简单地说：激光器的实质是一个光放大器。要想产生激光，就必须满足两个条件：首先找到能够实现粒子数反转的工作物质，也就是激光介质；第二要建立一个谐振腔，使某一个频率的能量源（可以是谐振腔外的，也可以是谐振腔内的）在腔内谐振，在激光介质中多次往返时，有足够的机会去激励（泵浦）处于粒子数反转状态的激光介质。只有这样，才能产生激光。这些受激发射的光子又去激发其它原子，一个变两个、两个变四个、四个变八个、……，产生连锁反应，光强被雪崩似地放大。因而产生强烈的激光。通常是在激光介质的两端各放置一个反射镜来组成谐振腔，以形成光学反馈。它的作用是将那些沿介质长轴发射的光子反射回介质中。两个反射镜中的一个被有意作成可以透过一个很小百分比的光强（在激光器中被称为前镜，相应的另外一个反射镜被称为后镜），这就是激光输出。

　　氦氖激光器的原理　　（1）通过氦原子的协助，使氖原子的两个能级实现粒子数反转；　　（2）光泵：通过强光照射工作物质而实现粒子数反转造成产生激光的条件；　　（3）光学共振腔：由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，很快地就产生出相当强的激光。这两个互相平行的反射镜，一个反射率接近100％，即完全反射。另一个反射率约为98％，激光就是从后一个反射镜射出的。

能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的0.7毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X射线波段的激光器也正在研究中。除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔）3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 光学共振腔 通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。共振腔作用①，是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状（反射面曲率半径）和相对组合方式所决定；而作用②，则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光，具有不同的选择性损耗特性所决定的。分类 激光器的种类是很多的。下面，将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。 按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体（晶体和玻璃）激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。按激励方式分类 ①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励，而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励，某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器，反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器，如核泵浦氦氩激光器等。 按运转方式分类 由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同，其运转方式和工作状态亦相应有所不同，从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器，其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。②单次脉冲激光器，对这类激光器而言，工作物质的激励和相应的激光发射，从时间上来说均是一个单次脉冲过程，一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器，均采用此方式运转，此时器件的热效应可以忽略，故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器，这类器件的特点是其输出为一系列的重复激光脉冲，为此，器件可相应以重复脉冲的方式激励，或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调激光器,这是专门指采用一定的 开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器，其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态)，待粒子数积累到足够高的程度后，突然瞬时打开 开关，从而可在较短的时间内（例如10～10秒）形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出（见技术"" class=link>激光调 技术）。⑤锁模激光器，这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器，其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系，因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲（脉宽10～10秒）序列，若进一步采用特殊的快速光开关技术，还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲（见激光锁模技术）。⑥单模和稳频激光器，单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单横模或单纵模状态运转的激光器，稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或频率稳定在一定精度范围内的特殊激光器件，在某些情况下，还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件（见激光稳频技术）。⑦可调谐激光器，在一般情况下，激光器的输出波长是固定不变的，但采用特殊的调谐技术后，使得某些激光器的输出激光波长，可在一定的范围内连续可控地发生变化，这一类激光器称为可调谐激光器（见激光调谐技术）。按输出波段范围分类 根据输出激光波长范围之不同，可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器，输出波长范围处于25～1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器，指输出激光波长处于中红外区(2.5～25微米)的激光器件,代表者为CO分子气体激光器(10.6微米)、 CO分子气体激光器（5～6微米）。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区（0.75～2.5微米）的激光器件，代表者为掺钕固体激光器（1.06微米）、CaAs半导体二极管激光器(约 0.8微米)和某些气体激光器等。④可见激光器，指输出激光波长处于可见光谱区（4000～7000埃或0.4～0.7微米）的一类激光器件，代表者为红宝石激光器 （6943埃）、 氦氖激光器（6328埃）、氩离子激光器（4880埃、5145埃）、氪离子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器，其输出激光波长范围处于近紫外光谱区（2000～4000埃），代表者为氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器（3511埃、3531埃）、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50～2000埃）代表者为（H）分子激光器 (1644～1098埃)、氙(Xe)准分子激光器（1730埃）等。⑦X射线激光器, 指输出波长处于X射线谱区（0.01～50埃）的激光器系统，目前软X 射线已研制成功，但仍处于探索阶段

半导体激光器工作原理：　　半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质(既利用电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。　 　半导体激光器特点：半导体激光器激光器优点是体积小，重量轻，运转可靠，耗电少，效率高等特点。半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式.电注入式半导体激光器,一般是由GaAS(砷化镓),InAS(砷化铟),Insb(锑化铟)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射.光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励.在半导体激光器件中,目前性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器.

除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（ 见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。激光工作物质，是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。激励抽运系统，是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成，这种激励方式也称作灯泵浦。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。光学共振腔，通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以确保输出激光具有一定的定向性和单色性。共振腔作用①，是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状（反射面曲率半径）和相对组合方式所决定；而作用②，则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光，具有不同的选择性损耗特性所决定的。分类，激光器的种类是很多的。下面，将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。想了解更多相关信息，可以咨询重庆启丰激光设备有限公司，谢谢！

[编辑本段]【激光产生】　　若原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1,E2和E1能级上的布居数密度为N2和N1，在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。受激发射跃迁所产生的受激发射光，与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。因此，大量粒子在同一相干辐射场激发下产生的受激发射光是相干的。受激发射跃迁几率和受激吸收跃迁几率均正比于入射辐射场的单色能量密度。当两个能级的统计权重相等时，两种过程的几率相等。在热平衡情况下N2＜N1，所以受激吸收跃迁占优势，光通过物质时通常因受激吸收而衰减。外界能量的激励可以破坏热平衡而使N2＞N1,这种状态称为粒子数反转状态。在这种情况下，受激发射跃迁占优势。光通过一段长为l的处于粒子数反转状态的激光工作物质(激活物质)后，光强增大eGl倍。G为正比于(N2-N1)的系数，称为增益系数，其大小还与激光工作物质的性质和光波频率有关。一段激活物质就是一个激光放大器。　　如果，把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中（图1），处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射。其中，非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播,当它在激光物质中传播时，光强不断增长。如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ(G0l是小信号增益系数)，则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。

除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（ 见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。

　　1、激光器顾名思义就是能发射激光的装置。从1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。一直到现在，激光器的种类就越来越多。 　　2、按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类，近来还发展了自由电子激光器。其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。 　　3、除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。 　　4、激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。

利用受激发射光波放大原理，一种物质通过自然激发会发射出光线，其中有一个原子的电子吸收了能量，当它具有这种能量时，该原子处于一种激发的状态。如果在没有外力的作用下，电子释放出这种多余的能量，就产生了。

固体激光器可作大能量和高功率相干光源。红宝石脉冲激光器的输出能量可达千焦耳级。经调Q和多级放大的钕玻璃激光系统的最高脉冲功率达10瓦。钇铝石榴石连续激光器的输出功率达百瓦级，多级串接可达千瓦。

激光器最基本的工作原理和主要构成部分大致相同，但它们的具体结构、制造工艺、运转方式及输出特性等却可以有很大的区别。当激光工作物质、激励方式和规模已给定的情况下，激光器件的运转方式和输出水平就相应受到了一定的限制，但人们的要求并不仅仅于此，而是希望在上述的一定的条件下，根据使用要求或器件应用目的之不同，采取一些专门的措施和附加的技术，尽量改进激光器件的运转性能，高输出激光的光束质量和一些单项技术指标，其中包括：定向性、单色性、频率稳定性、光束场图分布均匀性、输出峰值功率以及脉冲时间宽度等。相应发展和完善了一系列激光单元技术。每个单元技术都是依靠合理的设计思想和有效的技术手段，来人为地控制激光器内实际发生的振荡与放大过程，使其输出激光特性向人们所期望的方向趋近。激光单元技术

dfb激光器工作原理DFB激光器是一种单模激光器，它的工作原理是利用单模偏振光纤中的偏振模式，将激光器的输出光束投射到一个特殊的反射镜上，使其发出一束单色的激光光束。DFB激光器的反射镜是由一组特殊的反射折射率构成的，它们可以将激光器的输出光束折射成一束单色的激光光束。DFB激光器的反射镜可以把激光器的输出光束折射成一束单色的激光光束，这样就可以获得更高的激光输出功率。

　　YAG激光器的原理如下： 　　当将激活物质放在两个互相平行的反射镜，其中一片100%反射另一片50%透射镜，就可构成的光学谐振腔，在这光学谐振腔内，非轴向传播的单色光谱被排出谐振腔外：轴向传播的单色光谱在腔内往返传播。

　　激光笔的原理：　　激光笔发出的激光属于固体激光，所以激光笔的发光原理就是固体激光的发光原理。 而激光笔里面的固体激光器就是一个激光二极管。　　产生激光的三个条件是:实现粒子数反转，满足阈值条件和谐振条件。　　产生光的受激发射的首要条件是粒子数反转,在半导体中就是要把价带内的电子抽运到导带。为了获得离子数反转，通常采用重掺杂的 P 型和 N 型材料构成 PN 结，这样，在外加电压作用下，在结区附近就出现了离子数反转—在高费米能级 EFC 以下导带中贮存着电子，而在低费米能级 EFV 以上的 价带中贮存着空穴。实现粒子数反转是产生激光的必要条件，但不是充分条件。要产生激光，还要有损耗极小的谐振腔，谐振腔的主要部分是两个互相平行的反射镜，激活物质所发出的受激辐射光在两个反射镜之间来回反射，不断引起新的受激辐射，使其不断被放大。当受激辐射满足阈值条件和谐振条件便可形成光振荡，即可输出稳定的激光。

你好，我这边就以半导体激光器为例，半导体激光器是一种用于产生激光的半导体设备。它的工作原理类似于其他类型的激光器，但它使用的是半导体材料，而不是气体或液体。半导体激光器的工作原理如下：半导体材料中的电子被激发到较高的能量状态。在这个能量状态下，电子会以高速运动。电子的运动会产生一种叫做“相干振动”的现象，这种现象会在激光器的两个半导体部件之间产生一个电磁场。当这个电磁场的强度达到一定的阈值时，它会激发出一个相对应的激光信号。这个激光信号经过放大后，可以产生一个高强度的激光。最后，激光被放大并输出到目标设备中使用。 半导体激光器具有许多优点，包括：高效率：半导体激光器可以产生高能量密度的激光，因此它们可以在短时间内完成许多工作。高精度：半导体激光器可以产生非常精确的激光信号，因此它们可以用于许多高精度的应用。高可靠性：半导体激光器的设计和制造非常容易，因此它们非常可靠，可以在恶劣的环境中使用。半导体激光器已经广泛应用于各种领域，包括医学、工业制造、通信等。

激光器是能发射激光的装置。 按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类，还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。激光器发出的光质量纯净、光谱稳定可以在很多方面被应用。红宝石激光：最初的激光器是红宝石被明亮的闪光灯泡所激励，所产生的激光是“脉冲激光”，而非连续稳定的光束。这种激光器产生的光速质量和我们使用的激光二极管产生的激光有本质的区别。这种仅仅持续几纳秒的强光发射非常适合捕捉容易移动的物体，例如拍摄全息的人物肖像画，第一副激光肖像在1967年诞生。红宝石激光器需要昂贵的红宝石而且只能产生短暂的脉冲光。氦氖激光器：1960年科学家Ali Javan、William R.Brennet Jr.和Donald Herriot 设计了氦氖激光器。这是第一台气体激光器，这种激光器是全息摄影师常用的装备。两个优点：1、产生连续激光输出；2、不需要闪光灯泡进行光激励，而用电激励气体。激光二极管：激光二极管是当前最为常用的激光器之一，在二极管的PN结两侧电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。当自发辐射所产生的光子通过半导体时，一旦经过已发射的电子—空穴对附近，就能激励二者复合，产生新光子，这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。如果注入电流足够大，则会形成和热平衡状态相反的载流子分布，即粒子数反转。当有源层内的载流子在大量反转情况下，少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射，造成选频谐振正反馈，或者说对某一频率具有增益。当增益大于吸收损耗时，就可从PN结发出具有良好谱线的相干光——激光。激光二极管的发明让激光应用可以迅速普及，各类信息扫描、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光唱片、激光指示器、超市的收款等等，各类应用正在不断被开发和普及。除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（ 见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。

激光，几乎已经成为所有科幻电影的标配。激光总给我们一种耀眼而神秘的感觉。其实激光并不神秘，它最简单的原理就是把光摄入一个由两面反射镜组成的谐振腔里，随着光束的来回反射，光在谐振腔里不断加强，波长也变得单一，最后从一个小孔出来，就是我们日常见到的激光了。你说谐振腔是什么啊？感觉听不懂，但在这个视频里，你会知道原来激光发明人用的最早的谐振腔，就是一个红宝石棒子，棒子两端打磨光滑，镀上银做反射镜，然后放入一个灯管里，这就做成了历史上第一个激光器！红宝石激光器的工作原理现如今激光已经利用到各行各业，最先进的量子通信都是基于激光技术的，甚至量子计算机都可能由激光来实现。激光，应该说是个家喻户晓的东西，但是如果真的问起来什么是激光，恐怕不会有太多人能准确的说上来。激光，英文称之为laser，这个东西的中文名称当年是很受争议的，“莱塞”、“雷射”、“光激射器”、“光受激辐射放大器”怎么叫的都有，小时候好像还没少听到镭射这个词，都以为跟居里夫人的镭有关系，现在想想其实就是laser的音译之一，幸亏最后有钱学森院士拍板，这个东西也算是有个官方的中文名称了。laser这个词来自于五个词汇的英文首字母，Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，直译过来叫受激辐射光放大器，虽然不像直接叫激光来的酷炫，但是对于我们这些相关专业的科研狗而言，这个全称很精炼的概括了激光产生的原理。想要说明白激光的原理，还真不能着急，要绕一个大弯，一上来就太直接对于不太了解这方面的同学来说有点刺激。激光的原理必须要从物质中的粒子能量说起，还必须是一些特定物质中的特定粒子，有两个或者两个以上的能量状态，有时候处在高能状态，激昂亢奋，有时候处在低能状态，像早晨两三点钟的太阳。当粒子从高能状态松懈下来变成低能状态时，损失的能量就会以光子的形式辐射出来。诸如白炽灯的光源发光都是通过自发辐射，通电后高能态粒子数增多，自发辐射就发生的非常频繁。这个过程称为自发辐射，这里应该可以很容易看出来，这还不是激光，虽然同样是光，是光也不是激光，反正就不是激光。自发辐射的光子很散漫，如果说激光的光子像天安门广场的阅兵队伍，那自发辐射的光子就像一群脱缰的野狗，毫无组织纪律性，而且它的发生不受控制，有时候不来，有时候乱来。既然亢奋的粒子会损失能量转变的萎靡，那么反过来，本来一蹶不振的粒子会不会通过某种方法获取能量的兴奋起来呢？答案是肯定的，同辐射过程类似的，低能量的粒子会紧盯着路过的光子，见到合适的就会“劫持”下来，把光子的能量一扫而光，用来将自己上升到高能态，这一过程称为受激吸收。

　　激光的理论基础起源于大物理学家‘爱因斯坦"，1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘受激辐射"。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。　　1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将钠光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。他们为此发表了重要论文。肖洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷提出各种实验方案，但都未获成功。　　1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。　　1960年7月7日，梅曼研制成功世界上第一台激光器，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。∈历史现象可否被用来加强光场，因为前提是介质必须存在着群数反转（或译居量反转）的状态。在一个二级系统中，这是不可能的。人们首先想到用三级系统，而且计算证实了辐射的稳定性。　　1958年，美国科学家肖洛（Schawlow）和汤斯（Townes）发现了一种神奇的现象：当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时，都会产生这种不发散的强光--激光。他们为此发表了重要论文，并获得1964年的诺贝尔物理学奖。　　肖洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷提出各种实验方案，但都未获成功。1960年5月16日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。　　1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器由诞生，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激红宝石。由于红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉，所以当红宝石受到刺激时，就会发出一种红光。在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔，使红光可以从这个孔溢出，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。　　前苏联科学家尼古拉·巴索夫于1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由p层、n层和形成双异质结的有源层构成。其特点是：尺寸小、p合效率高、响应速度快、波长和尺寸与光纤尺寸适配、可直接调制、相干性好。

种子注入激光器从动腔腔长的控制方法及其激光器一种种子注入激光器从动腔腔长的控制方法，其特征在于该方法是：将激光器的后腔镜粘在一压电陶瓷（6）上，在每一个泵浦脉冲期间，压电陶瓷驱动电路在压电陶瓷上施加一线性扫描电压，当检测到种子光经过从动腔形成的干涉信号峰值时，将激光器的Q开关打开，随即输出单纵模调Q激光，同时由一时序控制系统（16）在每个脉冲结束之后对扫描电压起始时刻相对于泵浦脉冲起始时刻的延时量进行反馈控制，使每次Q开关打开的时刻处于泵浦脉冲后沿的相同位置。

COu2082分子为线性对称分子，两个氧原子分别在碳原子的两侧，所表示的是原子的平衡位置。分子里的各原子始终运动着，要绕其平衡位置不停地振动。根据分子振动理论，COu2082有三种不同的振动方式：①二个氧原子沿分子轴，向相反方向振动，即两个氧在振动中同时达到振动的最大值和平衡值，而此时分子中的碳原子静止不动，因而其振动被叫做对称振动。②两个氧原子在垂直于分子轴的方向振动，且振动方向相同，而碳原子则向相反的方向垂直于分子轴振动。由于三个原子的振动是同步的，又称为变形振动。③三个原子沿对称轴振动，其中碳原子的振动方向与两个氧原子相反，又叫反对称振动能。在这三种不同的振动方式中，确定了有不同组别的能级。具体可以参考下：http://www.antelaser.com/machining.asp有很详细的资料。可以下载保存。

红宝石激光器的工作物质是红宝石棒。在激光器的设想提出不久，红宝石就被首先用来制成了世界上第一台激光器。激光用红宝石晶体的基质是Al2O3，晶体内掺有约0.05%（重量比）的Cr2O3。Cr3+密度约为，1.58×1019/厘米3。Cr3+在晶体中取代Al3+位置而均匀分布在其中，光学上属于负单轴晶体。在Xe（氙）灯照射下，红宝石晶体中原来处于基态E1的粒子，吸收了Xe灯发射的光子而被激发到E3能级。粒子在E3能级的平均寿命很短（约10-9秒）。大部分粒子通过无辐射跃迁到达激光上能级E2。粒子在E2能级的寿命很长，可达3×10-3秒。所以在E2能级上积累起大量粒子，形成E2和E1之间的粒子数反转，此时晶体对频率ν满足hν=E2—E1（其中h为普朗克常数，E2、E1分别为激光上、下能级的能量）的光子有放大作用，即对该频率的光有增益。当增益G足够大，能满足阈值条件时，就在部分反射镜端有波长为6943×10-10米的激光输出。

激光是由于在半导体内有围绕着原子核转动的电子，电子是分能量级在电子核外运动的，就像卫星绕地球运动一样，离地球越远的电子所具有的势能也越大，但却无法跳出原子核的束缚，所以只有当有外界能源介入并吸收能量时，电子才可以逃离原子核的束缚，从而形成激光。而这个能力的吸收往往是通过电能或者光能等来实现的。

二氧化碳激光是一种分子激光。主要的物质是二氧化碳分子。它可以表现多种能量状态这要视其震动和旋转的形态而定。二氧化碳里的混合气体是由于电子释放而造成的低压气体（通常30-50托）形成的等离子（电浆）。如麦克斯韦-波尔兹曼分布定律所说，在等离子里，分子呈现多种兴奋状态。一些会呈现高能态（00o1）其表现为不对称摆动状态。当与空心墙碰撞或者自然散发，这种分子也会偶然的丢失能量。通过自然散发这种高能状态会下降到对称摆动形态(10o0)以及放射出可能传播到任何方向的光子（一种波长10.6μm的光束）。偶然的，这种光子的一种会沿着光轴的腔向下传播也将在共鸣镜里摆动。大体上，二氧化碳激光的工作物质是由二氧化碳、氦、氮气所组成的混合物。氮气作为缓冲气体以及它的分子共鸣地传递刺激能量给二氧化碳分子。因为张弛水平（01110）是瓶颈，氦的作用是作为热壑来传递能量给水平（01110）给氦原子。

YAG 激光器 是以钇铝石榴石晶体为基质的一种固体 激光器 。钇铝石榴石的化学式是Y3 Al5 O15 ,简称为YAG。在YAG基质中掺入激活离子Nd3+ (约1%)就成为Nd:YAG。实际制备时是将一定比例的Al2 O3 、Y2 O3 和NdO3 在单晶炉中熔化结晶而成。Nd:YAG属于立方晶系, 是各向同性晶体。 由于Nd:YAG属四能级系统, 量子效率高, 受激辐射面积大, 所以它的阈值比红宝石和钕玻璃低得多。又由于Nd:YAG晶体具有优良的热学性能, 因此非常适合制成连续和重频器件。它是目前在室温下能够连续工作的唯一固体工作物质，在中小功率脉冲器件中, 目前应用Nd:YAG的量远远超过其他工作物质。 　 和其他固体激光器 一样, YAG 激光器 基本组成部分是激光工作物质、泵浦源和谐振腔。不过由于晶体中所掺杂的激活离子种类不同, 泵浦源及泵浦方式不同, 所采用的谐振腔的结构不同,以及采用的其他功能性结构器件不同,YAG激光器又可分为多种, 例如按输出波形可分为连续波YAG激光器、重频YAG激光器和脉冲 激光器 等; 按工作波长分为1.06μmYAG 激光器 、倍频YAG激光器、拉曼频移YAG 激光器 (λ=1.54μm)和可调谐YAG 激光器 (如色心激光器)等; 按掺杂不同可分为Nd:YAG激光器、掺Ho、Tm、Er等的YAG激光器; 以晶体的形状不同分为棒形和板条形YAG 激光器 ;根据输出功率(能量)不同, 可分为高功率和中小功率YAG激光器等。形形色色的YAG 激光器 , 成为固体激光器中最重要的一个分支。

　　激光武器(Laser Weapon)是用高能的激光对远距离的目标进行精确射击或用于防御导弹等的武器，也称为战术高能激光武器（THEL）。具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能，在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用。激光武器的缺点是不能全天候作战，受限于大雾、大雪、大雨，且激光发射系统属精密光学系统，也受大气影响严重，如大气对能量的吸收、大气扰动引起的能量衰减、热晕效应、湍流以及光束抖动引起的衰减等。　　由于激光武器需要大量的电能，在能量储存设备难微型化（如高能电池）的问题解决前，比较难实现大规模应用。

利用量子限制的斯塔克效应，人为制作出的一种性能独特的吸收材料。主要表现为吸收边陡峭，热稳定性良好，而且外加合适的反向电场时，激子吸收峰会明显的向长波方向移动，外电场取消后吸收光谱又能可逆的还原。扩展资料：电吸收调制激光器（EML）为电吸收调制器（EAM）与DFB激光器（LD）的集成器件，是由利用量子限制Stark效应（QCSE）工作的电吸收调制器，和利用内光栅耦合确定波长的DFB激光器，集成的体积小、波长啁啾低的高性能光通信用光源，为国内外高速光纤传输网中，信息传输载体的通用理想光源。参考资料：百度百科——电吸收调制器参考资料：百度百科——LD

激光的原理是指通过特定物质中的特定粒子从高能态向低能态跃迁时，损失的能量以光子的形式辐射出来，这个过程称为自发辐射。而当这些粒子被外界激发后，它们会在受到外界刺激的情况下，从高能态向低能态跃迁，同时释放出的能量以光子的形式放出，这就是激光。激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是“通过受激辐射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。激光的原理早在 1916年已被著名的犹太裔物理学家爱因斯坦发现。原子受激辐射的光，故名“激光”。激光：原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致。因此激光相比普通光源单色性、方向性好，亮度更高。

（一）定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。 （二）亮度极高 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。 （三）颜色极纯 光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。 激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10^-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。 此外，激光还有其它特点：相干性好。激光的频率、振动方向、相位高度一致，使激光光波在空间重叠时，重叠区的光强分布会出现稳定的强弱相间现象。这种现象叫做光的干涉，所以激光是相干光。而普通光源发出的光，其频率、振动方向、相位不一致，称为非相干光。 闪光时间可以极短。由于技术上的原因，普通光源的闪光时间不可能很短，照相用的闪光灯，闪光时间是千分之一秒左右。脉冲激光的闪光时间很短，可达到6飞秒（1飞秒等于1000万亿分之一秒）。闪光时间极短的光源在生产、科研和军事方面都有重要的用途。 （四）能量密度极大 光子的能量是用E=hf来计算的，其中h为普朗克常量，f为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846*10^(14)Hz到7.89510(14)Hz.电磁波谱可大致分为：（1）无线电波——波长从几千米到0.3米左右，一般的电视和无线电广播的波段就是用这种波；（2）微波——波长从0.3米到10^-3米，这些波多用在雷达或其它通讯系统；（3）红外线——波长从10^-3米到7.8×107米；（4）可见光——这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。波长从780—380nm。光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那一部分；（5）紫外线——波长从3 ×10^-7米到6×10^-10米。这些波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫外光的化学效应最强；（6）伦琴射线—— 这部分电磁波谱，波长从2×10^-9米到6×10^-12米。伦琴射线（X射线）是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减速时所发出的；（7）γ射线——是波长从10^-10～10^-14米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。γ射线的穿透力很强，对生物的破坏力很大。由此看来，激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了

激光原理：光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态（或者简单地表述为处在某一个能级上）。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h（h为普朗克常量）。激光应用领域激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：1、激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。2、激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微雕等各种加工工艺。

激光的作用原理：激光产生的背景及原理是一个物理模型。激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性，极高的发光强度，因为这些神奇的特性，使激光在各个领域具有一系列的应用。理论上讲，只要工作物质足够长，则不管初始自发辐射有多弱，最终总可以被放大到一定强度。但在实际激光器中，一般来说，工作物质既没有必要，也没有可能特别长（最近发展起来的以光纤为工作物质的激光器是一个例外）。通常的做法是在其两端各放一块反射镜，使光得以来回反射多次通过工作物质并被不断放大，为充分利用光能，介质往往被置于一聚光腔体中，后者与端面反射镜共同构成激光谐振腔。激光作为一种光与自然界其他发光一样，是由原子（或分子、离子等）跃迁产生的，而且是由自发辐射引起的。不同的是，普通光源自始至终都是由自发辐射产生的，因而含有不同频率（或不同波长、不同颜色）的成分，并向各个方向传播。激光则仅在最初极短的时间内依赖于自发辐射，此后的过程完全由受激辐射决定。正是这一原因，使激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性，极高的发光强度。而正是这些神奇的特性，使激光在各个领域具有一系列令人难以置信而又不得不相信的应用。

激光器电源原理激光器电源的原理是通过将电能转化为光能，以便产生激光。它通常通过电流驱动半导体晶体或气体激光器，使其产生激光输出。为了提高输出功率和质量，激光器通常需要高精度和稳定的电源。

半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。半导体激光器优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：1、要产生足够的 粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；2、有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；3、要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。扩展资料：半导体激光（Semiconductor laser）在1962年被成功激发，在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良，开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管（Laser diode）等，广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器（激光笔），是目前生产量最大的激光器。激光二极体的优点有：效率高、体积小、重量轻且价格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，P-N型也达到数%~25%，总而言之能量效率高是其最大特色。另外，它的连续输出波长涵盖了红外线到可见光范围，而光脉冲输出达50W（脉宽100ns）等级的产品也已商业化，作为激光雷达或激发光源可说是非常容易使用的激光的例子。参考资料来源：百度百科——半导体激光器

激光器分为很多种，我们常用的智能激光器以光纤激光器为主，利用光的全反射原理，吸收转换输出激光。选择一些大牌子激光器，例如武汉锐科激光、创鑫激光、领创激光，都会有专人介绍帮助使用的，还有完善的售后服务。

产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（ 见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。扩展资料：用途1、激光用作热源。激光光束细小 ，且带着巨大的功率，如用透镜聚焦，可将能量集中到微小的面积上，产生巨大的热量。比如，人们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到在一个针头上钻200个孔。2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可测很远的距离，且精度很高。3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称为受控核聚变。参考资料来源：百度百科-激光器

激光器的发光原理是？ 1.自发吸收 2.受激辐射 正确答案：受激辐射 原子受激辐射的光，故名“激光”：原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。

除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（ 光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。

激光器的特性曲线（P-I-V）可以分为两种曲线图来表示器特性：P-I和I-V曲线。（1）前者是电流和光功率之间的关系：当电流未达到阈值电流Ith(激光器都有特定阈值电流)时，光功率很小，当随着外加电流增大到阈值电流时，光功率成几何倍数增加，表现为发光！（可参考“激光原理"一书）（2）I-V特性夜就是伏安特性，是激光器最基本的特性，是激光器正常工作的一基本参数！

激光 laser light 基于受激辐射光放大原理产生的相干辐射。激光具有如下特点：①定向性好。激光的发散立体角极小，一般在10-5～10-8 球面度范围内 。激光的高度定向性意味着激光能量集中在很窄的光束中。②亮度高。普通光源的亮度很低，太阳的亮度约为103 瓦／（厘米2·球面度），而大功率激光器的亮度高达1010～1017瓦／（厘米2·球面度 ）。③单色性好。激光的单色性通常用v／Δv 来表征，v 为激光谱线中心的频率，Δv为谱线频宽，较好的激光器 v／Δv可达1010～1013。单色性好亦即时间相干性好。④空间相干性好。普通光源的空间相干性很差，光程差为波长的数千倍时，已不出现干涉现象；而激光几乎整个波场空间都是相干的。 激光装置发出的激光 利用激光的定向性好和高亮度，在测距、雷达、光纤通信、医学、机械加工（焊接、切割、钻孔等）、导弹制导和核聚变试验等方面广泛应用。激光的高强度使光谱学取得了突破性进展，开拓了新的研究领域；激光引起的非线性效应开创了非线性光学这一新领域。激光的极好的单色性为精密测量长度提供了十分有利的光源。可利用单色性好发展了光波的拍频技术，可测量极缓慢的速度（约 1微米／ 秒）和角速度（约10-1弧度 ／秒）。具有良好相干性的激光出现后 ，全息术得以进入实用阶段并迅速应用于各个领域。在相干光信息处理领域，激光器已成为必不可少的光源。 激光材料 laser material 把各种泵浦（电、光、射线）能量转换成激光的材料 。激光器的工作物质。激光材料主要是凝聚态物质，以固体激光物质为主。固体激光材料分为两类。一类是以电激励为主的半导体激光材料，一般采用异质结构，由半导体薄膜组成，用外延方法和气相沉积方法制得。根据激光波长的不同，采用不同掺杂半导体材料 。通常在可见光区域 ，以族化合物半导体为主；在近红外区域，以族化合物半导体为主；在中红外区域以Ⅳ-Ⅵ 族化合物半导体为主 。另一类是通过分立发光中心吸收光泵能量后转换成激光输出的发光材料。这类材料以固体电介质为基质，分为晶体和非晶态玻璃两种。激光晶体中的激活离子处于有序结构的晶格中，玻璃中的激活离子处于无序结构的网络中。常用的这类激光材料以氧化物和氟化物为主，如硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃、氧化铝晶体、钇铝石榴石晶体、氟化钇锂等。氧化物材料具有良好的物理性质，如高的硬度、机械强度和良好的化学稳定性；氟化物材料具有低的声子频率、宽的光谱透过范围和高的发光量子效率。 20 世纪70 年代出现的排版系统 。激光扫描成像型照排系统的简称。由输入、电子计算机信息处理和激光扫描记录3 个部分组成。输入部分可以用纸带或软磁盘等 ，也可接受由通信系统的输入。信息处理部分由操作控制台、电子计算机和硬磁盘驱动器组成，按照输入代码和操作控制指令，完成控制、编排、拼排和曝光 4 个主要程序，并对整机起着控制、指挥、调度和监视的作用。激光扫描记录部分由激光平面线扫描主机记录经计算机处理后输出的点阵字形信息。由氦氖激光器输出的激光束进入声光调制器输出的载有字符信息的一级光，作为记录光束，经中性滤色片调整到各种感光胶片所适应的能量，再经扩束器使光束准直，然后投射到锥形多面转镜扫描器上反射出来；又经广角聚焦透镜在感光材料上形成光斑沿X向扫描，同时输送机构带动胶片作Y向位移，组合成文字图像。其优点是激光束直线性好，解像力可达每厘米 400 线以上，字符清晰度高；排出的字符不是单个而是整版。 激光制导炸弹 laser guidance bomb 装有激光制导装置、能自动导向目标的炸弹。具有射程远、命中精度高、威力大和较强的抗电子干扰能力。投射时，它是利用载机上的激光照射器，先向目标照射激光束，经目标反射后，由装在炸弹头部的激光导引头接收，再经光电变换形成电信号，输入炸弹控制舱，控制炸弹舵面偏转，导引炸弹飞向目标。激光制导炸弹在普通气象条件下捕获目标率高，遇有雨、雾、灰尘、水时命中精度降低。回答者：shenjieokok - 助理 三级 3-28 12:47激光 laser light 基于受激辐射光放大原理产生的相干辐射。激光具有如下特点：①定向性好。激光的发散立体角极小，一般在10-5～10-8 球面度范围内 。激光的高度定向性意味着激光能量集中在很窄的光束中。②亮度高。普通光源的亮度很低，太阳的亮度约为103 瓦／（厘米2·球面度），而大功率激光器的亮度高达1010～1017瓦／（厘米2·球面度 ）。③单色性好。激光的单色性通常用v／Δv 来表征，v 为激光谱线中心的频率，Δv为谱线频宽，较好的激光器 v／Δv可达1010～1013。单色性好亦即时间相干性好。④空间相干性好。普通光源的空间相干性很差，光程差为波长的数千倍时，已不出现干涉现象；而激光几乎整个波场空间都是相干的。 激光装置发出的激光 利用激光的定向性好和高亮度，在测距、雷达、光纤通信、医学、机械加工（焊接、切割、钻孔等）、导弹制导和核聚变试验等方面广泛应用。激光的高强度使光谱学取得了突破性进展，开拓了新的研究领域；激光引起的非线性效应开创了非线性光学这一新领域。激光的极好的单色性为精密测量长度提供了十分有利的光源。可利用单色性好发展了光波的拍频技术，可测量极缓慢的速度（约 1微米／ 秒）和角速度（约10-1弧度 ／秒）。具有良好相干性的激光出现后 ，全息术得以进入实用阶段并迅速应用于各个领域。在相干光信息处理领域，激光器已成为必不可少的光源。 激光材料 laser material 把各种泵浦（电、光、射线）能量转换成激光的材料 。激光器的工作物质。激光材料主要是凝聚态物质，以固体激光物质为主。固体激光材料分为两类。一类是以电激励为主的半导体激光材料，一般采用异质结构，由半导体薄膜组成，用外延方法和气相沉积方法制得。根据激光波长的不同，采用不同掺杂半导体材料 。通常在可见光区域 ，以族化合物半导体为主；在近红外区域，以族化合物半导体为主；在中红外区域以Ⅳ-Ⅵ 族化合物半导体为主 。另一类是通过分立发光中心吸收光泵能量后转换成激光输出的发光材料。这类材料以固体电介质为基质，分为晶体和非晶态玻璃两种。激光晶体中的激活离子处于有序结构的晶格中，玻璃中的激活离子处于无序结构的网络中。常用的这类激光材料以氧化物和氟化物为主，如硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃、氧化铝晶体、钇铝石榴石晶体、氟化钇锂等。氧化物材料具有良好的物理性质，如高的硬度、机械强度和良好的化学稳定性；氟化物材料具有低的声子频率、宽的光谱透过范围和高的发光量子效率。 激光测距 laser distance measuring 以激光器作为光源进行测距。根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器工作于连续输出状态，用于相位式激光测距；双异质砷化镓半导体激光器，用于红外测距；红宝石、钕玻璃等固体激光器，用于脉冲式激光测距。激光测距仪由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度 ，显著减少重量和功耗，使测量到人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。 激光唱片 laser disc 用激光刻录方法记录音频信号的圆形薄片载音体。激光数字唱片又称致密唱片和小型唱片。激光录放音是20世纪70年代末期唱片向数字化方向发展的成果。激光数字唱片直径120毫米，单面录音，可放唱1小时立体声节目，动态范围为90分贝。这种记录密度极高的声迹是由激光束按信号编码刻录的小坑和坑间平面组成的。它们分别代表二进制的 0和 1。唱片在重放时，用激光束扫描拾取二进制数码，整个放音设备采用十分精密的伺服控制系统来保证循迹良好。激光唱片已可擦除旧信号重新记录。由于激光唱片的记录密度大，重放音质好，体积小、易保存等优点，它正逐步取代普通唱片和磁带成为未来音频信号的主要载体。 激光地球动力学卫星 Laser Geodynamic Satellite 美国发射的激光测地卫星 。英文缩写是 Lageos 。它的主要任务是验证与地震有关的一些课题：测定地球板块运动；测量地球自转和极移；考察地震发生机制；观测陆潮与地球的关系；配合1975年4 月10 日发射的海洋地球动力学实验卫星3号（840千米高度的近圆轨道，倾角114.96° ) ，为评定大陆漂移学说提供资料。卫星于1976年5月4日发射，作为精确测地的恒定参考点。它长期保持在高度约5800千米、倾角110°、周期225.4分钟的较为稳定的轨道上，对引起地震的微小地壳运动进行测量。卫星为铝制球形体，直径 0.6 米 ，重410千克。卫星表面装有426块激光反射镜，用以反射从地球站发射的激光束。有10多个国家参加全球动力学观测研究。多地震国家已相继建立起激光跟踪站 ，初期测距精度约为 5厘米，1980年提高到2厘米，时间测量精度达 10-8～10-9秒 。用于地球站的 激光器是钕 钇铝石榴石晶体 ， 激光脉冲宽度0.2 毫微秒 。地球站对卫星的仰角超过20°时即可获得数据，卫星过顶时可获得最佳数据，处于低仰角时测量受大气干扰较严重。卫星测量证明，美国主要地震带加利福尼亚州圣安德烈斯断层的位移比历史记录的活动期约快50％。利用卫星观测的结果将能逐步建立全球精确的地震模型和绘制全球地震图。 激光告警器 laser warning equipment 设置在坦克、舰艇、飞机等武器装备上，用于探测、报知敌方激光武器、激光制导武器、激光雷达 、激光测距机等的被动侦察装备。又称激光报警器。20世纪70年代初开始研制，尚处在实验阶段。仅有少数型号装备部队 ，如美国装备于直升机上的AN／AVR-2型激光告警器 。激光告警器通常由扫描天线、激光监别器、探测器、放大器、微处理机、指令控制器、报警显示器等组成。它是根据激光的相干特性，在激光束变成电信号之前加激光鉴别器，以鉴别信号是否由激光源发出的，再根据干涉条纹分布和出现的时间，确定激光的波长、脉宽、光强等参数，然后经放大器送入微处理机进行分析和处理。最后，一路以声、光形式发出报警信号；一路通知干扰对抗系统。 激光光谱 laser spectra 以激光为光源的光谱技术。与普通光源相比，激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点，是用来研究光与物质的相互作用，从而辨认物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的理想光源。激光的出现使原有的光谱技术在灵敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能获得强度极高、脉冲宽度极窄的激光，对多光子过程、非线性光化学过程以及分子被激发后的弛豫过程的观察成为可能，并分别发展成为新的光谱技术。激光光谱学已成为与物理学、化学、生物学及材料科学等密切相关的研究领域。 可调（谐）激光光源实际上是一台可调谐激光器，又称波长可变激光器或调频激光器。它所发出的激光，波长可连续改变，是理想的光谱研究用光源，可调激光器的波长范围在真空紫外的118.8纳米至微波的 8.3 毫米之间 。可调激光器分为连续波和脉冲两种，脉冲激光的单色性比一般光源好，但其线宽不能低于脉宽的倒数值，分辨率较低。用连续波激光器作光源时，分辨率可达到10-9（线宽＜1兆赫）。 常见的激光光谱包括以下几种： ①吸收光谱。激光用于吸收光谱，可取代普通光源，省去单色器或分光装置。激光的强度高，足以抑制检测器的噪声干扰，激光的准直性有利于采用往复式光路设计，以增加光束通过样品池的次数。所有这些特点均可提高光谱仪的检测灵敏度。除去通过测量光束经过样品池后的衰减率的方法对样品中待测成分进行分析外，由于激光与基质作用后产生的热效应或电离效应也较易检测到，以此为基础发展而成的光声光谱分析技术和激光诱导荧光光谱分析技术已获得应用。利用激光诱导荧光、光致电离和分子束光谱技术的配合，已能有选择地检测出单个原子的存在。 ②荧光光谱。高强度激光能够使吸收物种中相当数量的分子提升到激发量子态。因此极大地提高了荧光光谱的灵敏度 。 以 激光为光源的荧光光谱适用于超低浓度样品的检测，例如用氮分子激光泵浦的可调染料激光器对荧光素钠的单脉冲检测限已达到10-10摩尔／升，比用普通光源得到的最高灵敏度提高了一个数量级。 ③拉曼光谱。激光使拉曼光谱获得了新生，因为激光的高强度极大地提高了包含双光子过程的拉曼光谱的灵敏度 、分辨率和实用性。为了进一步提高拉曼散射的强度，最近又研究出两种新技术，即共振拉曼光谱法和相关反斯托克斯拉曼光谱法（CARS），使灵敏度得到更大的提高，但尚未成为常规的分析方法。 ④高分辨激光光谱。激光对高分辨光谱的发展起很大作用，是研究原子、分子和离子结构的有力工具，可用来研究谱线的精细和超精细分裂、塞曼和斯塔克分裂、光位移、碰撞加宽、碰撞位移等效应。 ⑤时间分辨激光光谱。能输出脉冲持续时间短至纳秒或皮秒的高强度脉冲激光器，是研究光与物质相互作用时瞬态过程的有力工具 ，例如 ，测定激发态寿命以及研究气 、液、固相中原子、分子和离子的弛豫过程。 激光晶体 laser crystal 可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。是晶体激光器的工作物质。激光晶体由发光中心和基质晶体两部分组成。大部分激光晶体的发光中心由激活离子构成，激活离子部分取代基质晶体中的阳离子形成掺杂型激光晶体。激活离子成为基质晶体组分的一部分时，则构成自激活激光晶体。 激光晶体所用的激活离子主要为过渡族金属离子和三价稀土离子。过渡族金属离子的光学电子是处于外层的3d电子，在晶体中这种光学电子易受到周围晶场的直接作用，所以在不同结构类型的晶体中，其光谱特性有很大差异。三价稀土离子的4f电子受到5s和5p外层电子的屏蔽作用，使晶场对其作用减弱，但晶场的微扰作用使本来禁戒的4f电子跃迁成为可能，产生窄带的吸收和荧光谱线。所以三价稀土离子在不同晶体中的光谱不像过渡族金属离子变化那么大。 激光晶体所用的基质晶体主要有氧化物和氟化物。作为基质晶体除要求其物理化学性能稳定，易生长出光学均匀性好的大尺寸晶体，且价格便宜，但要考虑它与激活离子间的适应性，如基质阳离子与激活离子的半径、电负性和价态应尽可能接近。此外，还要考虑基质晶场对激活离子光谱的影响。对于某些具有特殊功能的基质晶体，掺入激活离子后能直接产生具有某种特性的激光，如在某些非线性晶体中，激活离子产生激光后通过基质晶体能直接转换成谐波输出。 激光雷达 laser radar 用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2 种工作方式 ，探测方法分直接探测与外差探测。 激光雷达在军事上可用于对各种飞行目标轨迹的测量 。如对导弹和火箭初始段的跟踪与测量，对飞机和巡航导弹的低仰角跟踪测量 ，对 卫星的 精密定轨等 。激光雷达与红外、电视等光电设备相结合，组成地面、舰载和机载的火力控制系统，对目标进行搜索、识别、跟踪和测量。由于激光雷达可以获取目标的三维图像及速度信息，有利于识别隐身目标。激光 雷达可以对大气进行监测 ，遥 测大气中的污染和毒剂，还可测量大气的温度、湿度、风速、能见度及云层高度。 激光录像 laser recording 通过光调制器用激光束把经过编码的图像和声音信息记录到圆形薄片载体上的过程 。用音频信号对已调频的视频信号进行限幅，通过光调制器用激光束把这样的信号刻到原盘上，构成小坑列，用以记录经过调制的视频信号与音频信号。小坑在盘上呈螺旋形自内向外排列。然后用制好的原盘制造唱片的压模，唱片材料为透明聚氯乙烯塑料，为了能反射激光束，成形后蒸镀上铝层，再加上一层保护膜，最后把两张这样的唱片背靠背地胶合在一起，成为双面唱片。激光式电视唱机的氦氖激光器发出激光束，通过物镜照到唱片刻有小坑的纹迹上，小坑内蒸镀的铝层将激光束反射回来时，因衍射而产生光强度调制，进入光敏二极管后产生相应的电信号。激光电视录像技术用途广泛，不仅可以用来记录电视信号 ，还可成为具有高记录密度，便于检索的计算机系统中的一部分。激光录像的发展方向是提高记录密度 ，缩小唱片尺寸 ，使唱片能随录随放和抹去重录。 激光器 laser 能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年 A.L.肖洛和C. H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。1960 年 T. H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器 4 大类。近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束 ，激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段 。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调 Q 和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达 数 千 种 ， 最长的波长为微波波段的0.7毫米，最短波长为远紫外区的 210埃，X射线波段的激光器也正在研究中。 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运 ）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔） 3 部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。 激光诱导化学反应 laser induced chemical reaction 在常温常压下不能进行但在激光的照射下可被诱发的化学反应。激光具有单色性、高强度和短脉宽等优越性能，是诱发光化学反应最理想的光源。激光诱导化学反应主要是指激光光解反应以及由光解碎片引起的后续化学反应，例如 ，激光光解可以产生自由基或原子，所产生的自由基又可以诱发链锁反应。用各种波长激光（红外、可见、紫外）诱发的化学反应大约有几百种。根据波长的不同，激光诱发化学反应的机理也不相同，一般可分为两类：①红外激光诱导化学反应。这类反应的特点是反应物分子被提升到振动激发态 ，属于这一类反应的有红外敏化反应、振动异构化反应、红外异相催化反应、红外诱导链反应、红外光解范德华分子反应以及红外多光子离解反应。20世纪70年代发现了多光子红外离解现象，尤其是多原子分子，只要分子的基频或泛频频率与激光频率相等，就有可能发生多光子离解反应，这是激光诱导化学反应的一个新领域，红外多光子离解反应要求激光必须有足够高的强度（至少108瓦／平方厘米）。 红外激光诱导化学反应中，激光的作用不是简单的热作用，而是红外光子同分子内的特定键或振动膜之间发生共振耦合。因此，红外激光诱导化学反应是一种定向的、低反应活化能的快速过程，具有高度的选择性。以三氯化硼分子为例，该分子的v3（955cm-1），相应于反对称伸缩振动。当用低功率的二氧化碳红外激光（λ＝10.55微米)辐照含有BCl3分子的混合气体时，将诱发化学反应。如混合气体为BCl3 ＋H2S，常温常压下不发生反应。在激光辐照时，使B—Cl 键被激发，并发生以下反应过程： 3BCl2SH→（BClS）3＋3HCl （BClS）3→B2S3＋BCl3 ②紫外或可见激光光解反应。在这类反应中反应物分子被激发至电子激发态 。 因为绝大多数分子的离解能在 60 ～752.4千焦／摩尔或3～7电子伏之间，这就需要波长为400～140纳米的紫外光辐照才行 。原则上讲 ，只要选择合适波长的激光，任何分子都能被光解，对同一分子来说，不同波长的激光辐照时有可能按不同的方式光解。例如，激光法生产氯乙烯（C2H3Cl）： C2H4ClC2H4Cl·＋Cl· C2H4Cl2＋Cl·→C2H3Cl2·＋HCl C2H3Cl2·C2H3Cl＋Cl·这是一个紫外激光诱导的自由基链反应，关键是二氯乙烷被准分子激光光解所引发。激光诱导化学反应已用于10余种同位素的分离。 激光釉化 laser glazing 材料表面改性工艺。又称激光上釉。利用功率密度很高（105～107瓦／ 平方厘米 ）的激光束在很短时间内作用于材料表面，使材料表面迅速熔化 ，然后通过材料基体的激冷作用（冷却速度105～109K／s ）使表面熔化层形成一层微晶或非晶层，即釉化层。釉化层的厚度一般在0.5～100μm 范围内。激光釉化现仅用于铸铁、碳素钢、合金钢、高温合金等金属材料。激光釉化后的材料表面，其组织成分较均匀，除出现微晶或非晶外，还可出现新的亚稳相，从而使材料表面具有优异的电磁、化学和机械性能，如高硬度、良好的塑性及耐蚀性和耐磨性等。激光釉化主要用于材料表层防护和获得材料表层特殊冶金组织。 激光照排系统 laser scanning phototypesetting system 20 世纪70 年代出现的排版系统 。激光扫描成像型照排系统的简称。由输入、电子计算机信息处理和激光扫描记录3 个部分组成。输入部分可以用纸带或软磁盘等 ，也可接受由通信系统的输入。信息处理部分由操作控制台、电子计算机和硬磁盘驱动器组成，按照输入代码和操作控制指令，完成控制、编排、拼排和曝光 4 个主要程序，并对整机起着控制、指挥、调度和监视的作用。激光扫描记录部分由激光平面线扫描主机记录经计算机处理后输出的点阵字形信息。由氦氖激光器输出的激光束进入声光调制器输出的载有字符信息的一级光，作为记录光束，经中性滤色片调整到各种感光胶片所适应的能量，再经扩束器使光束准直，然后投射到锥形多面转镜扫描器上反射出来；又经广角聚焦透镜在感光材料上形成光斑沿X向扫描，同时输送机构带动胶片作Y向位移，组合成文字图像。其优点是激光束直线性好，解像力可达每厘米 400 线以上，字符清晰度高；排出的字符不是单个而是整版。 激光制导炸弹 laser guidance bomb 装有激光制导装置、能自动导向目标的炸弹。具有射程远、命中精度高、威力大和较强的抗电子干扰能力。投射时，它是利用载机上的激光照射器，先向目标照射激光束，经目标反射后，由装在炸弹头部的激光导引头接收，再经光电变换形成电信号，输入炸弹控制舱，控制炸弹舵面偏转，导引炸弹飞向目标。激光制导炸弹在普通气象条件下捕获目标率高，遇有雨、雾、灰尘、水时命中精度降低。 激光器可将普通的光线变成一道集中的强光。激光器的中心可能装有类似红宝石一样的水晶，接触到光时，水晶就会呈现多次反射，最后累积集中成一道强光。 在超级市场中，激光被用来阅读物品包装上的特殊代码，这种刷价码的方式可以减少人力，提高正确度。激光光线相当强，甚至可以被射到月球上，再折射回地球。

1.基本原理激光拉曼光谱仪是利用拉曼谱线的数目、位移的大小、谱线的长度等信息，进行物质结构分析、物性鉴定；而拉曼光谱的峰强与相应物质的浓度成正比，因此，拉曼光谱也可以用于成分含量的定量分析。2.样品要求（1）包裹体测试需要将岩石样品磨制成专门的包裹体薄片，其厚度大于普通薄片，不加盖玻片，厚约200μm。（2）矿物鉴定样品则采用不加盖片的薄片或光片都可以。沉积有机质研究样品除采用不加盖片的薄片或光片外，制备好的粉末样品也可直接进行测试。3.地质应用（1）矿物鉴定：通过对拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状的研究，可获得矿物的分子结构信息，进而完成对矿物的鉴定，激光光斑最优能到约1μm可对岩石中的微细矿物进行准确的分析。（2）包裹体测试：激光拉曼光谱是目前最先进的包裹体无损测试技术之一，可获得包裹体的均一温度、成分及盐度等信息，从而为成藏成矿期次、流体运移等研究提供依据。（3）沉积有机质研究：根据1000cm-1～2000cm-1范围内两个明显的特征谱峰，可对岩石中微量有机质、烃源岩进行分析测试，进而为有机质成熟度提供依据。

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鲍 芳1，2 李志明1 张美珍1 王汝成2（1.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151；2.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京 210093）摘 要 由于激光拉曼光谱能对碳物质的结构有序程度进行研究，并且能够评价碳物质中存在的结构缺陷，因此可从分子水平上研究认识有机显微组分的性质。而煤岩显微组分分析一直以人工测试为主，受人为因素影响较大，不同研究者往往因其对煤岩显微成分的结构、形态、颜色的辨别能力不完全相同，对煤岩显微组分分析的结果也有所差异。该文对烃源岩中主要的三种显微组分的拉曼光谱特征及其归属进行了初步研究，并比较了不同成熟度样品中各个显微组分的拉曼光谱参数变化，寻找利用拉曼光谱快速有效的识别煤及岩样中的不同显微组分的方法。初步的研究表明，利用拉曼光谱能够快速有效地识别煤及岩样中的显微组分，对操作者的辨别能力要求不高，并且能大大减少人为因素的影响，能作为显微组分分析的一种有效方法。关键词 拉曼光谱 显微组分 烃源岩Elementary Investigation on the Application of LaserRaman Spectroscopy in Organic MaceralsBAO Fang1，2，LI Zhiming1，ZHANG Meizheng1，WANG Rucheng2（1.Wuxi Research Institute of Petroleum Geology，SINOPEC Exploration ＆ ProductionResearch Institute，Wuxi，Jiangsu 214151，China；2.Department of EarthSciences，Nanjing University，Nanjing，Jiangsu 210093，China）Abstract Raman spectra of carbon materials as the structure of the ordered state is very sensitive for the degree of order for the structure to provide very reliable information，it is widely used to characterize the graphite structure of carbon materials.Analysis of macerals manual testing has been mainly influenced by human factors，different researchers often because of the microscopic constituents of coal structure，morphology，ability to distinguish colors are not identical，to the coal was Micro-component analysis of the results vary.In this paper，the maturity of source rocks of different samples of the three main components of the Raman spectra of microscopic characteristics and attribution study to compare the maturity of each different Raman spectra of macerals parameter changes.Preliminary studies have shown that Raman spectroscopy can identify quickly and effectively in the coal and rock samples macerals，the operator"s ability to identify less demanding，and can greatly reduce the influence of human factors，can be used as an effective method for the macerals analysis.Key words Raman spectroscopy；organic macerals；source rocks光散射是自然界常见的现象，即当一束光照射到介质表面时，大部分的光都被介质反射或被透过介质，另一部分的光被介质向各个方向散射。气体、液体、固体介质的分子对入射光的特殊的散射现象，即拉曼散射，由印度物理学家拉曼首先发现。在拉曼散射中，拉曼位移与入射光的频率无关，仅取决于分子本身的固有振动和转动能级结构，不同物质具有不同的拉曼位移。尽管对于同一种物质用不同频率光照射时产生的拉曼散射光不相同，但其拉曼位移是确定的。每一种具有拉曼活性的物质都有其特定的拉曼光谱特征，根据物质的特征拉曼光谱可以辨认出物质的种类，因此可利用拉曼光谱进行定性分析。在利用拉曼光谱进行物质鉴定时，对照拉曼谱图中的特征光谱就可以识别物质的种类。相同化学组成而晶体结构不同的物质，往往由于其分子结构不同而具有不同的拉曼光谱。拉曼光谱作为一种分子振动光谱，是物质成分及结构分析的有效分析手段。拉曼光谱可以单独，或与其他技术（如x衍射谱、红外吸收光谱、中子散射等）结合起来应用，方便地确定离子、分子种类和物质结构。激光拉曼光谱分析是一种研究物质分子结构的微区分析手段，液体、粉末及各种固体样品均不需特殊处理即可用于拉曼光谱的测定。其应用主要是对各种固态、液态、气态物质的分子组成、结构及相对含量等进行分析，实现对物质的鉴别与定性［1］。显微拉曼分析技术在物品的鉴定上具有一系列优点：(1)显微拉曼是一种微区分析，它的分辨率为2μm，这不仅使它能测试物质的主要成分，而且还能够鉴定其中的微量杂质或掺杂物，并且在进行光谱测试的同时，可以在显微镜下观察形貌；(2)分析的物态不限于固体，同样能分析熔体、液体和气体；(3)显微拉曼也是一种非破坏的方法，只需很少的样品，不需要特殊处理，可以直接测试，并对物体没有任何损伤，这些是某些常规鉴定仪器所不能或难以做到的［2］。由于拉曼光谱对碳材料的结构有序状态非常敏感，可以为结构的有序性程度提供非常可靠的信息，因此被广泛用来表征石墨等碳质材料的结构特征［3］。在过去的30多年间，激光拉曼光谱在研究石墨、碳材料和石墨层间化合物的结构方面得到了广泛的应用和关注［4］。烃源岩中的有机显微组分作为一种非晶态固体，与石墨相似，具有微晶层片状结构，但结构不像石墨那样完全有规则的排列。X射线的研究表明，随着煤化程度的加深，煤中的结构逐渐有序化［5］。由于激光拉曼光谱能对碳物质的结构有序程度进行研究，并且能够评价碳物质中存在的结构缺陷，因此可从分子水平上研究认识烃源岩显微组分的性质。本文对烃源岩中主要的三种显微组分的拉曼光谱特征及其归属进行了初步研究，并比较了不同成熟度样品中各个显微组分的拉曼光谱参数变化，以便寻找利用拉曼光谱快速有效地识别煤及岩样中的不同显微组分的方法。1 实验样品及方法1.1 样品及样品的制备本次实验选用的样品为鄂尔多斯大牛地气田不同变质程度的5个岩石与煤样品（表1）。拉曼光谱检测前先将样品碎至略小于1mm的颗粒，然后用环氧树脂胶结，并以镜质体反射率测定的要求进行抛光制成光片。抛光后的样品置于真空密闭干燥器中保存，以免有机质颗粒发生氧化。表1 研究样品的地质特征1.2 实验仪器及实验条件样品的拉曼光谱检测均在中国石化无锡石油地质研究所的Renishaw in Via型激光拉曼光谱仪上进行。实验使用氩离子激光器作激发光源，激发线波长为514.5nm，激光输出功率约为13mW，照射在样品表面上的功率约为3mW，系统的分辨率为2μm，扫描范围为100～4000cm-1。检测后的拉曼光谱均经过基线校正处理。2 结果与讨论2.1 有机显微组分的拉曼光谱图1是大20-2样品中不同有机显微组分的拉曼光谱图，其中丝质体和半丝质体都属于惰性组，由于壳质组的荧光太强，影响拉曼谱峰的质量，没有加入比较。从图中能看出，丝质体、半丝质体与镜质体的光谱特征相似，在一级峰区域的1580cm-1附近处有一尖锐峰，该谱峰是天然石墨所固有的，属于石墨晶格面内C—C键的伸缩振动，振动模式为E2g，称为石墨峰（G峰）。除了有与石墨相同的G峰外，有机显微组分在1360cm-1附近还有一较宽谱峰，归属于石墨微晶的A1g振动模式，是由于石墨晶格缺陷、边缘无序排列和低对称碳结构引起的，称为结构无序峰（D峰）。随着碳材料结构有序程度的减小和石墨化程度的降低，D峰的强度逐渐增大，G峰的强度逐渐减小。因此，碳材料结构的有序性通常用代表无序结构的D峰与石墨结构的G峰的积分强度比来进行表征。图1 大20-2样品不同有机显微组分的拉曼光谱在二级峰区域中（2200～3400cm-1），出现多个峰，分别位于2400，2700，2900，3300cm-1附近。其中2700cm-1附近的峰，在发育石墨三维晶格时分裂，分裂程度和三维晶格完善程度成正比［6］。由于显微组分的光谱图中可见二级峰基本都是一级峰的倍频或合频，归于晶格振动的泛音和结合，其结构信息基本都可从一级峰上反映出来，因此在此对二级峰暂不作详细讨论。从有机显微组分的拉曼谱图中能得出，有机显微组分的微晶结构与石墨相似，是微晶层片状结构，但结构不像石墨那样完全有规则的排列，属于结构无序的碳材料。这一结果与文献中对煤X射线衍射结果相同［5］，认为其基本微晶类似于石墨结构，微晶中碳原子成六角形排列，形成层片体；但平行的层片体对共同的垂直轴不完全定向，一层对另一层的角位移紊乱，各层无规则地垂直于垂直轴，这是与石墨不同的地方，称为乱层结构。这种结构可能因含有杂原子，如氧原子，而形成交联的立体结构。由于微晶结构的不完善，微晶边缘还残存着链烃和环烃，使微晶的大小和长度随原料、热解温度等条件的不同而改变。2.2 拉曼光谱的拟合与不同显微组分的光谱变化为了准确地描述有机显微组分的光谱参数，需要对拉曼光谱进行分峰拟合处理。如果只按2个峰D和G进行拟合，常常会忽略一些肩峰的存在，这对结构有序性较低的碳质材料的深入分析是很不利的。对于结构有序性低的碳材料，参照Sadezky对不同碳材料光谱分析的结果［7］，主要用4个谱峰利用wire3.0软件进行拟合，如图2所示，文中的其他拉曼谱图都按照此方法进行拟合。在有机显微组分的拉曼谱图中分别位于1200，1350，1500，1600cm-1。其中1200cm-1峰只有在无序碳材料中才出现，但它的归属还有很多争论。1350cm-1峰（D1）称为缺陷峰，归属于A1g模式，与声子的拉曼效应有关。通过HRTEM对不同热效应处理过的碳材料研究表明，Beny-Bassez和Rouzaud总结为，D1归为碳材料晶体结构面内的无序结构和杂原子产生的缺陷峰［8］。1500cm-1峰（D3）在无序碳质材料中表现为宽峰，对于该谱峰谱线的归属，目前还存在着争论，有些研究者认为是由于无定型碳或某些官能团的存在而引起的，如有机分子、片段和官能团等［7，9］，而有的研究者认为是纯属结构上的一些因素［10］。图2 对大20 -2样品中镜质组的光谱拟合结果表2 大20-2样品不同显微组分的激光拉曼光谱特征值表2列出了大20-2样品中各显微组分的拉曼光谱图进行拟合后的光谱参数，由于各缺陷峰中以D1峰为主，所以表中只列出了D1峰和G峰的有关光谱参数。从表2中可以明显看出，该样品中从丝质体、半丝质体到镜质体，D1峰的位置向高波数移动，半峰宽增加，而G峰位置基本不变，其半峰宽也有增大的趋势。D1峰代表石墨的缺陷峰，G峰代表石墨峰，有机质的成熟度代表的是石墨化过程，有机质成熟度越高，石墨越有序，缺陷越少。从样品的拉曼谱峰看，成熟度越高，D1峰位置向低波数移动，半峰宽变小，G峰位置基本不变。对烟煤不同显微组分的反射率研究发现，在同一种煤种，反射率从低到高的次序始终为壳质组、镜质组、半镜质组、惰质组。而样品中不同显微组分D1峰的位置变化规律为丝质体＜半丝质体＜镜质体，代表其成熟度为丝质体＞半丝质体＞镜质体，这是与反射率研究的规律相一致的。同时，碳材料结构的有序性通常用代表无序结构的D1峰与石墨结构的G峰的峰面积比来进行表征，样品中显微组分的D1/G峰面积比逐渐增大，也说明从丝质体、半丝质体到镜质体，显微组分中晶格缺陷、边缘无序排列和低对称结构的碳组分逐渐增多，有序性逐渐减小。有机显微组分作为在显微镜下可识别的有机组分，烃源岩中的有机质大部分由镜质组、惰质组、壳质组和腐泥组构成。每一个组都包括一系列在成因、物理化学性质和工艺性质上比较接近的显微组分，这几个显微组分之间在组成、形态及性质上是有明显区别的。表3列出了不同成熟度样品中各显微组分的拉曼光谱参数。从表3中的数据可以看出，在不同成熟度的样品中，从丝质体、半丝质体到镜质体，各显微组分的拉曼参数有一定的规律性，主要表现在以下方面：在拉曼位移方面，G峰位置基本不变，D1峰位置增大，且变化比较明显；在谱峰的半峰宽方面，G峰的半峰宽逐渐增大，说明晶体结构的完善程度减小，也可作为参考标准，D1峰的半峰宽都较大；在谱峰的面积比方面，D1峰面积/G峰面积有增大的趋势，说明显微组分的结构有序度减小。图3是依据表3作出的各显微组分与拉曼光谱主要参数的关系图。从图3中能看出，在各个光谱参数中，不同显微组分的D1峰位置与G峰半峰宽有较明显的变化，区别较大，可作为判断不同有机显微组分的参考标准，而其他参数的变化则不是很明显。表3 不同成熟度样品中各显微组分的拉曼光谱参数图3 各显微组分与各拉曼光谱参数的关系3 结 论长期以来，煤岩显微组分分析一直以人工测试为主，受人为因素影响较大，不同研究者往往因其对煤岩显微成分的结构、形态、颜色的辨别能力不完全相同，对煤岩显微组分分析的结果也有所差异。初步的研究表明，利用拉曼光谱能够快速有效地识别煤及岩样中的显微组分，对操作者的辨别能力要求不高，并且能大大减少人为因素的影响，能作为显微组分分析的一种有效方法。参考文献［1］程光煦.拉曼布里渊散射：原理及应用［M］.北京：科学出版社，2001［2］杨士娟，李瑗.拉曼散射光谱及其应用［J］.高教装备，2006（8）：56 -57，70.［3］李美芬，曾凡桂，齐福辉，等.不同煤级煤的Raman谱特征及与XRD结构参数的关系［J］.光谱学与光谱分析，2009，29（9）：2446-2449.［4］李东风，王浩静，王心葵.PAN基碳纤维在石墨化过程中的拉曼光谱［J］.光谱学与光谱分析，2007，27（11）：2249-2253.［5］谢克昌.煤的结构与反应性［M］.北京：科学出版社，2002.［6］冯有利，郑辙，郭延军.碳化树木的微结构特征研究［J］.北京大学学报，2003，39（5）：727-731.［7］Sadezky A，Muckenhuber H，Grothe H，et al.Raman microspectroscopy of soot and related carbonaceous materials：Spectral analysis and structural information［J］.Carbon，2005，43：1731 1742.［8］Beny-Bassez C，Rouzaud J N.1985.Characterization of carbonaceous materials by correlated electron and optical microscopy and Raman microspectroscopy［J］.Scanning Electron Microscopy，1985（1），119-132.［9］Jawhari T，Roid A，Casado J.Raman spectroscopic characterization of some commercially available carbon 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