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關(guān)于激光的產(chǎn)生,你了解哪些?
瀏覽次數(shù):342      發(fā)布于:2023-05-18
?激光產(chǎn)生的物理基礎(chǔ)1、光發(fā)送機(jī)與光源光發(fā)送機(jī)的作用:(1)將電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的光信號;(2)將光信號耦合進(jìn)光纖后進(jìn)行傳輸。其中,電信號由數(shù)字復(fù)用設(shè)備輸入進(jìn)來的。光發(fā)送機(jī)的核心部件是光源。目前光纖通信系統(tǒng)一般采用的光源:半導(dǎo)體激光二極管(LD)和發(fā)光二極管(LED)。這類光源的特點(diǎn)是體積小,與光纖之間的耦合效率高,響應(yīng)速度快,可以在較高速率條件下直接強(qiáng)度調(diào)制。2、激光產(chǎn)生基礎(chǔ)粒子數(shù)正常分布:在通常情況下,處于高能級的粒子數(shù)總是遠(yuǎn)少于處于低能級上的粒子數(shù)。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布:高能級的電子數(shù)量多于低能級電子數(shù)量的分布。(可以給予額外的能量,把處于低能級的電子激發(fā)到高能級上去)3、激光的形成與產(chǎn)生過程激深圳市華聯(lián)歐國際貿(mào)易有限公司是歐美工業(yè)備品備件一站式服務(wù)商,貨源充足,型號齊全,質(zhì)量可靠,售后服務(wù)佳。專業(yè)原裝行貨,正品保證,歡迎來電咨詢!所有產(chǎn)品售后有質(zhì)保,并且有終身免費(fèi)技術(shù)指導(dǎo)。我們有專業(yè)的客服團(tuán)隊(duì),24小時(shí)進(jìn)行服務(wù)。下面是深圳華聯(lián)歐小編精心為大家推薦的產(chǎn)品科普一下關(guān)于激光的產(chǎn)生,你了解哪些?,如果您喜歡可以繼續(xù)閱讀詳細(xì)瀏覽一下去看看了解一下吧,關(guān)注收藏我們網(wǎng)址,每天為大家推送更多的干貨!

?激光產(chǎn)生的物理基礎(chǔ)

1、光發(fā)送機(jī)與光源

光發(fā)送機(jī)的作用:(1)將電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的光信號;(2)將光信號耦合進(jìn)光纖后進(jìn)行傳輸。其中,電信號由數(shù)字復(fù)用設(shè)備輸入進(jìn)來的。

光發(fā)送機(jī)的核心部件是光源。目前光纖通信系統(tǒng)一般采用的光源:半導(dǎo)體激光二極管(LD)和發(fā)光二極管(LED)。這類光源的特點(diǎn)是體積小,與光纖之間的耦合效率高,響應(yīng)速度快,可以在較高速率條件下直接強(qiáng)度調(diào)制。

2、激光產(chǎn)生基礎(chǔ)


粒子數(shù)正常分布:在通常情況下,處于高能級的粒子數(shù)總是遠(yuǎn)少于處于低能級上的粒子數(shù)。

粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布:高能級的電子數(shù)量多于低能級電子數(shù)量的分布。(可以給予額外的能量,把處于低能級的電子激發(fā)到高能級上去)

3、激光的形成與產(chǎn)生過程

激光的形成

裝置要求:只需允許有部分的光能夠透射出去就OK了。

激光產(chǎn)生過程

① 能量激勵(lì),讓E2與E1之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布

當(dāng)用能量為hf31=E3-E1的外界激勵(lì)去激勵(lì)激光物質(zhì)時(shí),處于低能級E1上的電子被激發(fā)到了高能級E3上,但很快就自發(fā)躍遷返回到亞穩(wěn)級E2上。

這樣持續(xù)不斷的外部激勵(lì)的結(jié)果,就使得大量電子處于E2能級,這樣就在E2與E1之間形成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,此時(shí)受激輻射占主要地位,原子向外發(fā)射能量為(E2-E1)的光子。

② E2上的電子發(fā)生受激輻射并激發(fā)出新光子,受激輻射光子數(shù)不斷增加

大量頻率為hf21=(E2-E1)/h的受激輻射光子在F-P反射腔內(nèi)沿任意方向運(yùn)動,與諧振腔軸線方向運(yùn)動不一致的光子,很快通過諧振腔的側(cè)面射出腔外。

只有沿著軸線方向運(yùn)動的光子,可以在諧振腔內(nèi)繼續(xù)前進(jìn)。

光子運(yùn)動中可能繼續(xù)激勵(lì)處于亞穩(wěn)能級E2上的電子,使其發(fā)生受激輻射并激發(fā)出新光子,類似的運(yùn)動不斷進(jìn)行使得原子產(chǎn)生的受激輻射光子數(shù)不斷增加。

③ 保持外部激勵(lì),直到受激輻射光子總數(shù)遠(yuǎn)大于由于各種原因所損失掉的光子數(shù)

保持足夠強(qiáng)度的外部激勵(lì),使得上述連續(xù)反應(yīng)持續(xù)不斷,將使原子激發(fā)出大量同向運(yùn)動的受激輻射光子,諧振腔內(nèi)的光子流不斷加強(qiáng)。

原子在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生的受激輻射光子總數(shù)遠(yuǎn)大于由于各種原因所損失掉的光子數(shù)時(shí),諧振腔內(nèi)就可以產(chǎn)生足夠的受激輻射光及反饋放大,形成穩(wěn)定的振蕩并最終通過M2反射鏡射出,形成強(qiáng)度高、方向性一致的相干光,也就是激光。

4、激光產(chǎn)生的三個(gè)必要條件

激光LASER是受激輻射的光放大(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的縮寫。用來產(chǎn)生激光的裝置,就叫做激光器。

激光器包括的基本部分 工作物質(zhì) 激光器的組成核心,也就是發(fā)光物質(zhì) 光學(xué)共振腔 形成激光振蕩,輸出激光。 激勵(lì)系統(tǒng) 將各種形式的外界能量轉(zhuǎn)換成激光光能,通常是激光器的電源。

半導(dǎo)體激光器工作原理


顧名思義,半導(dǎo)體激光器就是使用半導(dǎo)體材料作為激光物質(zhì)的激光器。

當(dāng)前在光纖通信方面產(chǎn)生受激輻射的半導(dǎo)體材料用得較多的是砷化鎵(GaAs)。

半導(dǎo)體材料是一種單晶體。晶體中,原子緊密地按照一定規(guī)則排列。各原子外層的軌道互相重迭,使半導(dǎo)體材料的能級已不像前述的單個(gè)原子那樣的分立的能級,而變成了能帶,如下圖。

半導(dǎo)體能帶圖

半導(dǎo)體激光器的核心部分是一個(gè)PN結(jié)。

這個(gè)PN結(jié)是高度摻雜的,P型半導(dǎo)體中空穴極多,N型半導(dǎo)體中自由電子極多。

半導(dǎo)體中的載流子是由導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴產(chǎn)生的。

半導(dǎo)體PN結(jié)

外加正向電壓時(shí)的PN結(jié)

只有足夠大的正向電壓、保證電流足夠大時(shí),才能產(chǎn)生激光。

(來源:網(wǎng)站,版權(quán)歸原作者)

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