鈦寶石激光器的觸發(fā)光到底是怎么產生的呢?

在鈦寶石激光器中，首先是氙燈放出泵浦光，在鈦寶石激光器里建立粒子集居數(shù)反轉。然后激發(fā)態(tài)的粒子首先通過自發(fā)輻射隨機的放出光子，這些光子又通過受激輻射產生更多和自身相干的光子。在這個過程中諧振腔選擇了波長和方向滿足條件的光子，這就使得沿諧振腔軸向的光強逐漸增加，而產生激光。
題主在問題里有一些概念的混淆。激勵光也就是泵浦光是要額外引入的，作為整個激光系統(tǒng)的能量源，在某些系統(tǒng)里這個能量源也可以是另一束激光或者電能;而鈦寶石激光器的產生是自發(fā)輻射和諧振腔選模作用的共同結果。
首先，輻射大于吸收，這是由于出現(xiàn)了粒子數(shù)反轉。對于腔光子，輻射和吸收這兩個過程對應的躍遷偶較矩相同，因此輻射和吸收只和各態(tài)粒子數(shù)有關。
粒子數(shù)反轉就是“*二態(tài)”布居數(shù)大于基態(tài)?？紤]這樣的三能級系統(tǒng)，出現(xiàn)的原因是“*二態(tài)”壽命要長于較高激發(fā)態(tài)，并且較高激發(fā)態(tài)容易向“*二態(tài)躍遷”。所以經過泵浦光的泵浦，大部分布居數(shù)都在“*二態(tài)”。
“激勵源”，如果我沒理解錯的話，應該是自發(fā)輻射光子?！?二態(tài)”的原子自發(fā)輻射出腔光子，被腔鏡反射，再導致其他原子受激輻射。自發(fā)輻射有隨機性，較初會有很多不同的模式，于是就開始了模式競爭。不同模式在腔里的壽命是不同的，因此只有壽命較長的模式的光子會留到最后。很多腔也會加入一些光學原件實現(xiàn)人為的選模，比如利用寶石的布儒斯特角、微調腔長、用雙軸晶體等。也可能多個模式都存在，就會造成輸出不穩(wěn)定。也有一些脈沖激光器會用外部種子光作為“激勵源”。
最后是反沖動量，固體激光器通常不存在這個問題，因為工作物質在晶體中，這個動量會被晶格吸收，而整個晶體又是固定的。氣體激光器這部分會比較明顯，但是氣體分子本身的熱運動已經很大，所以沒什么影響。一般x射線源才需要考慮，被稱作穆斯鮑爾效應，已經不是傳統(tǒng)激光的范圍。
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