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【求助】请教个激光器增益的问题
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激光形成稳定输出的时候是增益等于损耗吗？从光振荡开始产生到最终稳定，损耗和增益是一个怎么样的变化过程呀。讲义中说增益等于损耗是阈值条件，才能形成激光输出。刚开始增益比损耗小的时候没有光输出吗？不是在输出镜那里也会有光振荡吗，有的话，又有一定的透过率，肯定有输出。 谁能帮忙指点一下。谢谢了！ [ Last edited by zt970831 on 2008-6-2 at 23:00 ] |
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2楼2008-05-20 21:18:15
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lvzhu2007(金币+5,VIP+0):感谢您的详细解答
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产生激光的一个必要条件就是粒子数反转，此时，上能级粒子数（或密度）大于下能级。当产生稳定的激光输出时，增益大于损耗。 而这个增益和损耗，就是指粒子向上能级的抽运速率和向下能级的跃迁速率相等。 这中间就是粒子数的问题。 开始时，产生粒子数反转，这时泵浦光源打入，激发上能级粒子向下跃迁，此时由于增益大于损耗，激发出来的光（即激光）能量迅速增大，这就是所谓的小信号增益。 当激光能量较大时，上能级的粒子数被激光大量的消耗（即损耗），上能级粒子数减少，而损耗增大，这时激光能量增大缓慢起来（即进入了非线性增益区域）。当外界能量所提供的粒子数抽运速率，与激光激发的上能级粒子数的损耗相等时，激光达到稳定的输出。这就是增益等于损耗是阈值条件。 当损耗大于增益时，上能级的粒子数就会逐渐减少，这样激光就不能产生增益，能量反而因上能级粒子数的减少而逐渐减小，当上能级粒子数小于下能级，即粒子数反转不成立时，激光就不会再输出了。 楼主上面所提到的问题很有意思，说明楼主善于思考了，祝贺一下，这里就自己所知道的一点点知识说明一下，不一定完全正确，希望见谅： 刚开始时，损耗就大于增益，就是说，粒子数在一开始就实现反转条件时，上能级粒子数就减少，则进入增益介质内的入射光只有损耗，没有增益，怎么可能实现激光输出呢，而最先开始输入的泵浦光，即使再大也不是因增益所产生的激光，因为增益小于损耗，泵浦光在输入的那一时刻起，就注定了其能量将逐渐地减少，直到完全被损耗。 泵浦光源在有可能在输出端出射一部分，但是，能量极其微弱，因为我们知道，谐振腔的端面反射率一般是在百分之九十以上；而且泵浦光很快就会消失，因为光的速度很大，即使在谐振腔内往返十万次，也都是一瞬之间的事情，因此看不到光是很正常的，即使看到了，这个光也不是激光光束。 光能够产生增益振荡，才是激光。激光的定义是什么呢？“受激光放大”简称激光（英文）。 |
3楼2008-05-21 16:29:15
4楼2008-06-02 16:59:50
孙?�730
至尊木虫 (知名作家)
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zt970831(金币+2,VIP+0):感谢您的交流：）
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从平衡与非平衡的观点看， 当增益小于损耗时，系统注入的有效能量， 不足以使系统达到向系统外同步辐射光子的水平， 系统的平衡点在所谓“粒子数反转”状态以下 （姑且认为是准平衡态，实际上很难说，因为注入形式很多， 基本属于能量开放系统）。 当增益等于损耗，系统可看做处于所谓“粒子数反转”状态的“准平衡点； 而当增益大于损耗，系统的准平衡点在所谓“粒子数反转”状态以上， 系统能量回落，同时释放同步辐射——激光！ 值得一提的是，在某些学者的观念中，粒子数反转不是同步辐射的必要条件， 因为某些系统不需要通常意义的粒子数反转，就可以实现激光发射！ 但本质上，系统的平衡仍然是因粒子数分布的改变而改变了， 这样的系统，讨论起来更要明确相关概念！  |
5楼2008-06-04 21:15:19
6楼2008-06-06 08:45:38
7楼2008-10-01 20:40:24
