泵浦振荡生激光

激光的产生原理是利用了物质原子受激辐射后发生跃迁的特性。

原子中的电子的能量级有四种状态，即 A.B.C.D 态（如图）。A 态称为基态，一般电子都处于 A 态。B.C 属于高能态。一般电子在高能态是属于不稳定状态，要向低能态发生跃迁。D 态属于低能态，电子从 B—C—D 依次跃迁的过程，就是原子发生跃迁的过程。当属于高能态的电子比属于低能态的电子数多时，我们把这种现象称为粒子数反转，只有形成粒子数反转，才可能实现跃迁发光。这是产生激光的基本前提。

有两种原因可以产生这种电子的跃迁而导致原子发光。一种原因是原子内部自身的运动引起电子作自发激射产生跃迁，这种原因产生的高能态电子数较少，形成不了粒子数反转；另一种原因是来自外部或人为的原因。即通过外界的能量把大量的电子激发到高能级状态上去，形成粒子数反转，实现电子从高向低跃迁。要把大量的处于基态能级的电子激发到高能级上去必须加上某种外界的能量，这便是我们所说的泵浦，如同把水抽泵到一定高度一样。泵浦的方法很多，常用的泵浦源有光源电源、化学能源。针对不同的工作物质，采用的泵浦源也有区别。固体工作物质多用光照射法，气体工作物质多用放电法。

当物质受到来自外界能量的激发时，原子核周围的大量电子，会从基态能级 A 跃升到高能级 B，它们在高能级作短暂停留后形成亚稳态 C、再向低能级状况作 C、D 顺次的衰落，在这个从 C 至 D 的衰落过程中，电子释放出能量， 致使产生了光子。这些光子便是激光产生的诱发“基因”。

仅仅依靠原子受激辐射，从高能态向低能态跃迁衰落产生的光子，还不能产生激光，因为它还没有形成足够强的光流，还需要不断地放大。如果这些光子在一个由两块反射镜组成的光学谐振腔内被连续地来回反射、振荡的话，便会诱发同样性质的跃迁，产生同频率、同相位的光子，新产生光子再起诱发作用，循环往复地反射振荡，使受激辐射的程度不断被加强，从而便产生了同频率、同振位、足够强的光流。这些受激辐射的光子在振荡腔中不断地进行反馈、振荡、放大时，他们的方向、相位始终保持着一致，形成的光流频率相同，相位一致，方向一致。从那谐振腔中输出的光流，便是激光。从本质意义上讲，激光是一种放大的光，亮度增强，能量增大。激光器的本质，就是实现光的放大。

激光器是由三部分组成的。即工作物质、泵浦源和谐振腔。工作物质是发射激光的材料。一般来说，根据激光器的性能要求而选择不同的工作物质是基本的原则。谐振腔由一块半反半透镜组成，起到反射振荡的作用。激光便是从那块半反半透镜输出来的。我们可以用一句话来概括激光的产生：泵浦振荡生激光。