红宝石激光器工理

作者:物理

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  在激光器的设想提出不久,红宝石就被首先用来制成了世界上第一台激光器。激光用红宝石晶体的基质是Al2O3,晶体内掺有约0.05%(重量比)的Gr2O3。Cr3+密度约为,1.58×1019/厘米3。Cr3+在晶体中取代Al3+位置而均匀分布在其中,光学上属于负单轴晶体。在Xe(氙)灯照射下,红宝石晶体中原来处于基态E1的粒子,吸收了Xe灯发射的光子而被激发到E3能级。粒子在E3能级的平均寿命很短(约10-9秒)。大部分粒子通过无辐射跃迁到达激光上能级E2。粒子在E2能级的寿命很长,可达3×10-3秒。所以在E2能级上积累起大量粒子,形成E2和E1之间的粒子数反转,此时晶体对频率ν满足hν=E2—E1 (其中h为普朗克常数,E2、E1分别为激光上、下能级的能量)的光子有放大作用,即对该频率的光有增益。当增益G足够大,能满足阈值条件时,就在部分反射镜端有波长为6943×10-10米的激光输出。

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