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激光晶體在不同領域的應用

  自1960年首款紅寶石激光器誕生后,在過去這幾十年里激光技術得到迅速發展。激光晶體因為其方向性好、亮度高、單色性好和相干性好優勢,在工業、材料加工技術、美容醫療、光刻、精密測量、軍用等領域運用中綻放光芒。

  當激光玻璃、激光晶體或氣體等光電材料中的原子中電子吸收電流或光的能量時,就會形成激光。額外能量“激發”電子足夠從較低能量的軌道移到圍繞原子核的較高能量軌道。

  激光晶體運用原子的量子特性吸收和輻射稱之為光子的光粒子。當原子中的電子自發的或當用光或其它能源(在一些情況下甚至于是另一種激光晶體)“刺激”時返回其正常軌道或“基態”時,它們會發射更多的光子。

  光以波的方式運動。一般的可見光,例如來自家用燈泡或手電筒的光,包括多個波長或顏色,而且是毫不相干,這就意味著光波的波峰和波谷以不同波長和不同的方向移動。

  在激光束中,光波是“相干的”,這就意味著光子束以同樣的波長在同樣的方向上移動。這是將激發的電子發送通過光學“增益介質”(例如激光玻璃,激光晶體等固體材料或氣體)來完成的。

  特定波長的光由受激電子下降到較低軌道時釋放出來的能量決定。引入的能量水平可以結合增益介質中的材料作出調整,以產生所需要的光束顏色。

  激光器光學材料一側的鏡子將光子反射回電子。鏡子之間的空間或“腔”設計使特殊類型的光學增益介質所需的光子被反饋到介質中,以激發該光子的基本上精確克隆的發射。它們都以同樣的方向和速度運動,從另一邊的另一面鏡子反彈,以反復克隆過程。

  兩個變為四個,四個變為八個,依此類推,直至光子被擴大到足夠程度,使它們都可以完美一致地穿過鏡子和光學材料。激光束能夠在很遙遠的距離上始終保持高度聚焦,甚至可以到達月球并返還。

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