激光是20世紀(jì)以來(lái)繼原子能膜钓、半導(dǎo)體嗽交、計(jì)算機(jī)之后，人類的又一項(xiàng)重大發(fā)明颂斜。激光技術(shù)應(yīng)用廣泛夫壁，有激光掃描、激光焊接沃疮、光纖通
信盒让、激光武器等等。激光產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)制司蔬，實(shí)際上是工作物內(nèi)原子或分子受激輻射邑茄，使原入射光得到放大，形成了具有高簡(jiǎn)并度的出射
光俊啼。
激光肺缕，LASER，英文為“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”，即“受激輻射光放大”的意思同木。因此浮梢，激光
實(shí)際上是原子受到入射光照射后，由于受激輻射現(xiàn)象彤路，將原本的入射光放大后的產(chǎn)物黔寇。相比于普通光源，激光具有更好的方向性斩萌、單色
性缝裤、相干性，以及更高的亮度颊郎。
那么憋飞，什么是受激輻射呢？
一束光姆吭，實(shí)際上就是一束光子流榛做，由無(wú)數(shù)具有一定動(dòng)量和方向的光子所組成。而光子則是由原子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生内狸，當(dāng)原子由基態(tài)（低能
級(jí)）向激發(fā)態(tài)（高能級(jí)）躍遷時(shí)检眯，需要從外界吸收一個(gè)光子；而當(dāng)原子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)昆淡，則需要向外界釋放一個(gè)光子锰瘸。
一個(gè)光子的能量：
當(dāng)我們用一個(gè)入射光子掠過(guò)原子時(shí)，就有一定幾率使該原子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷昂灵，從而釋放出一個(gè)光子避凝，最終，我們將得到兩個(gè)光子
（入射光子和受激輻射所產(chǎn)生的光子）眨补。并且管削，原子受激輻射所產(chǎn)生的光子與原入射光的光子是性質(zhì)全同的，即能量（頻率）撑螺、偏振含思、
相位都相同。這就是受激輻射的光放大現(xiàn)象甘晤，也是激光產(chǎn)生的底層機(jī)制含潘。
那么，只要我們讓足夠多的原子受激輻射（從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷）安皱，不就可以將原入射光放大调鬓，從而產(chǎn)生激光了么？
雖然原理上是這樣酌伊，但要產(chǎn)生激光卻并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單腾窝，因?yàn)樵映擞惺芗ぽ椛涞男再|(zhì)之外缀踪，還會(huì)有自發(fā)輻射的性質(zhì)：即，原子會(huì)自發(fā)
地由激發(fā)態(tài)（高能級(jí)）向基態(tài)（低能級(jí)）躍遷虹脯，同時(shí)從外界吸收一個(gè)光子驴娃。
也就是說(shuō)，在自然狀態(tài)（熱平衡）下循集，處于激發(fā)態(tài)的原子并不多唇敞，絕大多數(shù)原子都是處于基態(tài)的。而基態(tài)咒彤，是一個(gè)原子的最低能級(jí)疆柔，處
在基態(tài)能級(jí)的原子是無(wú)法產(chǎn)生受激輻射現(xiàn)象的，也就無(wú)法將入射光進(jìn)行放大镶柱。
因此旷档，要產(chǎn)生激光，就必須打破原本的自然（熱平衡）狀態(tài)歇拆。讓發(fā)光物質(zhì)（由無(wú)數(shù)原子組成）內(nèi)處于激發(fā)態(tài)的原子數(shù)目大于處于基態(tài)的
原子數(shù)目鞋屈，即實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)故觅，通常需要使用泵浦和特定的工作物質(zhì)厂庇。
泵浦是一種使用光將原子從基態(tài)升高到激發(fā)態(tài)（通常是亞穩(wěn)態(tài)）的過(guò)程。泵浦的光源應(yīng)當(dāng)滿足兩個(gè)基本條件：
1.有很高的發(fā)光功率
2.作為泵浦源的輻射光的光譜特性應(yīng)與激光工作物質(zhì)的吸收光譜相匹配输吏。
以紅寶石激光器為例权旷，其激勵(lì)光源是螺旋形脈沖氙燈，工作物質(zhì)是紅寶石棒评也。氙燈在綠色和藍(lán)色光譜段有較強(qiáng)光輸出炼杖，正好能與紅寶石
的吸收光譜對(duì)應(yīng)起來(lái)，最終使紅寶石棒產(chǎn)生大量激發(fā)態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)）的原子盗迟，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。而作為工作物質(zhì)的紅寶石則需要制作成圓
柱形棒狀體熙含，兩個(gè)端面平行并鍍銀罚缕，使之一端成為100%的全反射面，另一端成為90%的部分反射面（可看做光學(xué)諧振腔）怎静。
大部分的激光器都是由泵浦源邮弹、工作物質(zhì)和光學(xué)諧振腔構(gòu)成的。光學(xué)諧振腔通常由相隔一定距離的兩塊反射鏡組成（一塊為全反射面蚓聘、
一塊為部分反射面）腌乡，這樣做可以令入射光源在諧振腔內(nèi)來(lái)回振蕩，盡可能多地接觸工作物質(zhì)夜牡，使工作物內(nèi)原子受激輻射的概率增大与纽。
最終，一束方向性強(qiáng)、亮度高急迂、單色性和相干性好的激光將會(huì)從部分反射鏡另一端射出影所。
相關(guān)文獻(xiàn)：《激光原理與應(yīng)用》（第4版）——陳家璧 彭潤(rùn)玲
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