介紹一般激光器的工作原理，在法布里-珀羅(F-P)諧振腔中的濾波和增幅
F-P諧振腔激光器工作原理簡介
激光器是由工作物質(zhì)、激勵(lì)源和諧振腔三部分組成：產(chǎn)生激光的必須條件是能產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)工禾，反轉(zhuǎn)后的粒子經(jīng)過諧振腔，由激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)闻葵，釋放能量民泵，形成穩(wěn)定的激光輸出，但工作介質(zhì)中的原子受到激勵(lì)源激發(fā)后使處在高能級的原子數(shù)數(shù)目必須大于低能級上的原子數(shù)數(shù)目槽畔，這樣增益大于損耗栈妆，才能使光的在諧振腔中不斷得到增強(qiáng)產(chǎn)生較強(qiáng)的激光。因此合適的激光工作介質(zhì)和激勵(lì)源是激光器必不可少的組成部分。不同的工作物質(zhì)的激發(fā)光源波段各異嬉橙，如今的激光工作介質(zhì)有固液氣和半導(dǎo)體在內(nèi)的幾千種，并涵蓋了從真空紫外到遠(yuǎn)紅外的波段寥假，按波段劃分的激光器種類大致如下表：
激光器 | 波段(λ) | 常用工作介質(zhì) |
遠(yuǎn)紅外激光器 | 25~1000μm | 自由電子激光器 |
2.5~25μm | CO分子氣體激光器(5~6μm) | |
近紅外激光器 | 750nm~2500nm | 摻釹固體激光器(2064nm)市框、砷化鈣(CaAs)半導(dǎo)體激光器(800nm) |
可見光激光器 | 400nm~700nm | 氦氖(632.8nm)、氬離子(488nm)糕韧、紅寶石(694.3nm)、等 |
近紫外激光器 | 200nm~400nm | 氟化氙(XeF)萤彩、氟化氪(Krf)粪滤、氮(N)分子激光器 |
真空紫外激光器 | 50nm~200nm | 氙(Xe)、氫(H)分子激光器 |
X射線激光器 | 0.01~50nm | 目前多處于探索階段 |
除了激勵(lì)源和激光工作介質(zhì)之外還需要能使激發(fā)光放大的光學(xué)諧振腔雀扶，如兩個(gè)平面反射鏡組成的F-P諧振腔(如圖1中所示)杖小，其中一塊反射鏡幾乎全反射，另一塊部分反射怕吴；工作介質(zhì)輻射出的光在諧振腔種來回震蕩的過程中不斷地使工作介質(zhì)受激輻射產(chǎn)生更多的激發(fā)光，因此產(chǎn)生雪崩效應(yīng)而生成較強(qiáng)的激光從部分反射的鏡面?zhèn)容椛涑鋈ァ?/p>
圖1：激光在F-P腔中生成示意圖
在FP腔中转绷，來回反射的多光束之間可產(chǎn)生干涉效應(yīng)伟件，進(jìn)而會(huì)對光進(jìn)行濾波(如圖2中所示)，在某些特定的波長下產(chǎn)生干涉相長议经，如果兩個(gè)反射鏡間距較大斧账，而鏡面寬度比較小時(shí)，只有相對鏡面入射角非常接近0°的光才能經(jīng)過很多次的反射后不會(huì)移出諧振腔咧织；從FP諧振腔輸出的激光單模的譜線寬度隨著兩反射鏡間距增大而減小籍救；綜上习绢，對FP腔的尺寸可以控制輸出激光的發(fā)散、波長蝙昙、譜寬等闪萄。
圖2：F-P腔的濾波功能
相關(guān)文獻(xiàn)：[1]李耐和. 可調(diào)諧激光器種類及發(fā)展趨勢[J]. 世界產(chǎn)品與技術(shù), 2002(2):3.
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