激光器原理

激光器顧名思義就是能發(fā)射激光的裝置。從1954年制成了第一臺微波量子放大器，獲得了高度相干的微波束。一直到現在，激光器的種類就越來越多。

按工作介質分，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器和染料激光器4大類，近來還發(fā)展了自由電子激光器。其工作介質是在周期性磁場中運動的高速電子束，激光波長可覆蓋從微波到X射線的廣闊波段。按工作方式分，有連續(xù)式、脈沖式、調Q和超短脈沖式等幾類。

除自由電子激光器外，各種激光器的基本工作原理均相同。產生激光的必不可少的條件是粒子數反轉和增益大過損耗，所以裝置中必不可少的組成部分有激勵（或抽運）源、具有亞穩(wěn)態(tài)能級的工作介質兩個部分。激勵是工作介質吸收外來能量后激發(fā)到激發(fā)態(tài)，為實現并維持粒子數反轉創(chuàng)造條件。

激勵方式有光學激勵、電激勵、化學激勵和核能激勵等。工作介質具有亞穩(wěn)能級是使受激輻射占主導地位，從而實現光放大。激光器中常見的組成部分還有諧振腔，但諧振腔（ 見光學諧振腔）并非必不可少的組成部分，諧振腔可使腔內的光子有一致的頻率、相位和運行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地縮短工作物質的長度，還能通過改變諧振腔長度來調節(jié)所產生激光的模式（即選模），所以一般激光器都具有諧振腔。

氣體激光器原理

氣體激光器具有結構簡單、造價低;操作方便;工作介質均勻，光束質量好;以及能長時間較穩(wěn)定地連續(xù)工作的優(yōu)點。

工作物質主要以氣體狀態(tài)進行發(fā)射的激光器在常溫常壓下是氣體，有的物質在通常條件下是液體（如非金屬粒子的有水、汞），及固體（如金屬離子結構的銅，鎘等粒子），經過加熱使其變?yōu)檎魵?，利用這類蒸氣作為工作物質的激光器，統(tǒng)歸氣體激光器之中。氣體激光器中除了發(fā)出激光的工作氣體外，為了延長器件的工作壽命及提高輸出功率，還加入一定量的輔助氣體與發(fā)光的工作氣體相混合。

氣體激光器大多應用電激勵發(fā)光，即用直流，交流及高頻電源進行氣體放電，兩端放電管的電壓增壓時可加速電子，帶有一定能量，在工作物質中運動的電子與粒子（氣體的原子或分子）碰撞時將自身的能量轉移給對方，使分子或原子被激發(fā)到某一高能級上而形成粒子數反轉，產生激光。氣體激光器與固體激光器相比較，兩者中以氣體激光器的結構相對簡單得多，造價較低，操作簡便，但是輸出功率常較小。因氣體激光器中的工作物質不同。因此分中性（惰性）原子、離子氣體、分子氣體三種激光器。