介紹一般激光器的工作原理，在法布裏-珀羅(F-P)諧振腔中的濾波和增幅
F-P諧振腔激光器工作原理簡介
激光器是由工作物質、激勵源和諧振腔三部分組成：產(chan) 生激光的必須條件是能產(chan) 生粒子數反轉，反轉後的粒子經過諧振腔，由激發態躍遷回基態，釋放能量，形成穩定的激光輸出，但工作介質中的原子受到激勵源激發後使處在高能級的原子數數目必須大於(yu) 低能級上的原子數數目，這樣增益大於(yu) 損耗，才能使光的在諧振腔中不斷得到增強產(chan) 生較強的激光。因此合適的激光工作介質和激勵源是激光器必不可少的組成部分。不同的工作物質的激發光源波段各異，如今的激光工作介質有固液氣和半導體(ti) 在內(nei) 的幾千種，並涵蓋了從(cong) 真空紫外到遠紅外的波段，按波段劃分的激光器種類大致如下表：
激光器 | 波段(λ) | 常用工作介質 |
遠紅外激光器 | 25~1000μm | 自由電子激光器 |
2.5~25μm | CO分子氣體(ti) 激光器(5~6μm) | |
近紅外激光器 | 750nm~2500nm | 摻釹固體(ti) 激光器(2064nm)、砷化鈣(CaAs)半導體(ti) 激光器(800nm) |
可見光激光器 | 400nm~700nm | 氦氖(632.8nm)、氬離子(488nm)、紅寶石(694.3nm)、等 |
近紫外激光器 | 200nm~400nm | 氟化氙(XeF)、氟化氪(Krf)、氮(N)分子激光器 |
真空紫外激光器 | 50nm~200nm | 氙(Xe)、氫(H)分子激光器 |
X射線激光器 | 0.01~50nm | 目前多處於(yu) 探索階段 |
除了激勵源和激光工作介質之外還需要能使激發光放大的光學諧振腔，如兩(liang) 個(ge) 平麵反射鏡組成的F-P諧振腔(如圖1中所示)，其中一塊反射鏡幾乎全反射，另一塊部分反射；工作介質輻射出的光在諧振腔種來回震蕩的過程中不斷地使工作介質受激輻射產(chan) 生更多的激發光，因此產(chan) 生雪崩效應而生成較強的激光從(cong) 部分反射的鏡麵側(ce) 輻射出去。
圖1：激光在F-P腔中生成示意圖
在FP腔中，來回反射的多光束之間可產(chan) 生幹涉效應，進而會(hui) 對光進行濾波(如圖2中所示)，在某些特定的波長下產(chan) 生幹涉相長，如果兩(liang) 個(ge) 反射鏡間距較大，而鏡麵寬度比較小時，隻有相對鏡麵入射角非常接近0°的光才能經過很多次的反射後不會(hui) 移出諧振腔；從(cong) FP諧振腔輸出的激光單模的譜線寬度隨著兩(liang) 反射鏡間距增大而減小；綜上，對FP腔的尺寸可以控製輸出激光的發散、波長、譜寬等。
圖2：F-P腔的濾波功能
相關(guan) 文獻：[1]李耐和. 可調諧激光器種類及發展趨勢[J]. 世界国产欧美在线與(yu) 技術, 2002(2):3.
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