飛秒激光器結(jié)構(gòu)色彩
發(fā)布時(shí)間：2021-02-07 11:06
大家好，今天給大家介紹的是關(guān)于飛秒激光器結(jié)構(gòu)色彩的知識(shí)。飛秒激光器的基本構(gòu)造和特殊性質(zhì)，由三種部分組成，亮度極高顏色極純。下面就跟著我一起來(lái)看看吧！飛秒激光器基本上由以下三部分組成：工作物質(zhì)，這是發(fā)射激光的材料，其功能和普通光源中的發(fā)光材料相同。從原則上說(shuō)，任何光學(xué)透明的固體、氣體、液體都可以做激光器的工作物質(zhì)。不過(guò)，如果所用的材料其原子能級(jí)結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足一些要求，會(huì)使激光器獲得更好的性能，比如，能量轉(zhuǎn)換效率高，輸出的激光功率高；可以脈沖泵浦輸出激光，也可連續(xù)泵浦輸出激光；輸出的激光波長(zhǎng)可以連續(xù)變化等。泵浦源，這是向工作物質(zhì)輸入能量，把原子從基態(tài)泵浦至高能級(jí)的能源。
飛秒激光器有什么功效？飛秒激光器為了能產(chǎn)生激光，就必須使受激輻射強(qiáng)度超過(guò)受激吸收強(qiáng)度，即使高能態(tài)的原子數(shù)多于低能態(tài)的原子數(shù)。這種不同于平衡態(tài)粒子分布的狀態(tài)稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。也就是，飛秒激光器要產(chǎn)生激光，必須實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。
要確認(rèn)你需要的激光器輸出參數(shù)，然后反推你需要什么樣的腔型、晶體、鏡片等等。
比如你需要單脈沖能量不大，重頻很高，脈沖較短，那皮秒飛秒的振蕩器就足夠了。什么矩陣、腔型模擬都不用算，直接照經(jīng)驗(yàn)照文獻(xiàn)懟~
顯然，這有助于改善激光器的方向性和單色性。飛秒激光器結(jié)構(gòu)色彩的性質(zhì)有以下幾種：亮度極高，絕大多數(shù)普通光源發(fā)的光都不及太陽(yáng)光亮，在太陽(yáng)光底下，彩燈顯示不出它們的絢麗多姿，迷人的焰火也黯然失色，顯不出它的魅力。激光不同凡響，從表3-3可以看到，激光器發(fā)出的激光亮度比太陽(yáng)光高千億倍。相比之下，太陽(yáng)光就黯然失色了。因?yàn)榧す獾牧炼葮O高，所以，它能夠照亮極遠(yuǎn)距離的物體。顏色極純，無(wú)論生活上或在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中常常都需要單種顏色的光。用各種單色光裝飾的舞臺(tái)、商店門(mén)面，會(huì)顯得更富麗堂皇，光彩照人。
粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是產(chǎn)生激光的一個(gè)必要條件，而要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布和產(chǎn)生激光還必須滿(mǎn)足三個(gè)條件：
?、僖心苄纬闪Ｗ訑?shù)反轉(zhuǎn)分布的物質(zhì)，即激活介質(zhì)（這類(lèi)物質(zhì)具有合適的能級(jí)結(jié)構(gòu)）；
②要有必要的能量輸入系統(tǒng)給激活介質(zhì)能量，使盡可能多的原子吸收能量后躍遷到高能態(tài)以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，這一系統(tǒng)稱(chēng)作激勵(lì)能源（或泵浦源）；
?、垡泄獾恼答佅到y(tǒng)——光學(xué)諧振腔，當(dāng)一定頻率的光輻射通過(guò)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激活介質(zhì)時(shí)，受激輻射的光子數(shù)多于受激吸收的光子數(shù)可使光輻射得到放大，要使這種光放大并且以一個(gè)副長(zhǎng)光子感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)受激發(fā)射光子的單次過(guò)程為主，還能形成高單色性高方向性高相干性和高亮度性的光放大，必須使用光學(xué)諧振腔。
化學(xué)工業(yè)中，有單種顏色的光協(xié)助，可以提高生產(chǎn)量和改善產(chǎn)品的質(zhì)量；對(duì)農(nóng)作物采用適當(dāng)顏色的光照射，可以提高它們的收成；研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)更需要單種顏色光。發(fā)射單種顏色光的光源稱(chēng)為單色光源。常見(jiàn)的氖燈、氪燈、氬燈、氫燈等光源發(fā)的光看上去是一種顏色，但實(shí)際上并非真正只有一種顏色。比如氪燈，它發(fā)的光呈紅色，但里面包含的紅色有幾十種，有經(jīng)驗(yàn)的印染工人、彩印工人，可以分辨出一二十種不同的紅色。激光器輸出的光，其顏色極純，是紅光就差不多只是一種紅色。激光器的單色性比這個(gè)單色性之冠還好許多倍。
以輸出紅光的氦氛激光器為例，其光的波長(zhǎng)分布范圍可以窄到2×10"納米，是氮燈發(fā)射的紅光波長(zhǎng)分布范圍的五萬(wàn)分之一。閃光時(shí)間可以極短，在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，也常常需光時(shí)間很短的光源，利用它可以幫助我們了解變化非常迅速的過(guò)程。比如光合作用過(guò)程，時(shí)間間隔往往只有皮秒量級(jí)，而在過(guò)程中每一步經(jīng)歷的時(shí)間就更短了?；瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程也有類(lèi)似情況，從反應(yīng)開(kāi)始至結(jié)束，中間每一步時(shí)間間隔也都非常短暫。
眾所周知，物質(zhì)是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運(yùn)動(dòng)著，這是微觀物質(zhì)的一個(gè)非常重要的基本屬性。飛秒激光器的出現(xiàn)使人類(lèi)第一次在原子和電子的層面上觀察到這一超快運(yùn)動(dòng)過(guò)程?；谶@些科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)，飛秒激光器結(jié)構(gòu)色彩在物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)控制反應(yīng)、光通訊等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。由于飛秒激光器具有快速和高分辨率特性，它在病變?cè)缙谠\斷、醫(yī)學(xué)成象和生物活體檢測(cè)、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和不可替代的作用。
