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第11章 光速调节（第2页）

但是，但在热平衡条件下，原子数目按能级的分布服从玻尔兹曼分布规律。

位于高能级的原子数总是少于低能级的原子数。

原子几乎都处于最低能级。

为了得到光的放大，必须到非热平衡的体系中去寻找。

只有当处在高能级的原子数目比处在低能级的还多时，受激辐射才能超过受激吸收，而占优势。

由此可见，为使光源发射激光，而不是发出普通光的关键是发光原子处在高能级的数目比低能级上的多，这种情况，称为粒子数反转。

粒子数反转需要利用激活媒质。

就是可以使某两个能级间呈现粒子数反转的物质。

它可以是气体，也可以是固体或液体。

要获得粒子数反转，必须使用多能级系统。

激光器由以下3个部分组成：

激光工作介质：激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。

关键是能在这种介质中实现粒子数反转，以获得产生激光的必要条件。

显然，亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转是非常有利的。

激励源：为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。

有电激励；光激励；热激励、化学激励等。

各种激励方式被形象化地称为泵浦。

为了不断得到激光输出，必须不断地抽运以维持处于上能级的粒子数比下能级多。

有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱。

还需要将辐射的光进行放大。

谐振腔：在激光器两端，平行装上两块反射率很高的镜片，一块为全反射镜片，一块为部分反射、少量透射镜片。

全反射镜片的作用是将入射的光全部按原路径反射回去，部分反射镜片的作用是将能量未达到一定限度的部分光子按原路径反射回去，而达到一定能量限度的光子则透射而出。

透射而出的这部分光子就成为经过放大了的激光；而被反射回工作介质的光，则继续诱发新一轮的受激辐射，光将逐渐被放大。

因此，光在谐振腔中来回振荡，造成连锁反应，雪崩似的获得放大，产生强烈的激光，直到能量达到一定的限度，从部分反射镜片中输出。

……

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