什么是激光器的阈值条件

问题描述

精选答案

激光器实现激光输出的临界条件。

在激光器的工作物质已实现粒子数反转后，对频率在工作物质荧光谱线宽度范围内的光能产生光增益。但由于存在着众多的损耗因素，如反射镜的吸收、衍射，工作物质不均匀造成的折射和散射，以及激光输出等因素，所以为了使谐振腔内的光振荡继续维持、加强，并继续实现激光输出，必须要求增益大于损耗。设谐振腔长为L，两块反射镜的光强反射率为R1和R2，增益系数为G（v），第一块反射镜面处的光强为I0，则通过增益介质到达第二块反射镜面时的光强为I0eG(v)L；反射光强为R2I0eG(v)L。再经过长度为L的工作物质并在第一反射镜面处反射后，光强变为R1R2I0e2G(v)L，以此规律不断重复。光束在腔中每经过1次往返，其光强便改变R1R2e2G(v)L倍。如果这倍数小于1，光强将减小，因此不可能建立激光振荡。所以，实现激光振荡的阈值条件为R1R2e2G(v)L≥1，即增益系数必须满足上述条件。由于增益系数与粒子数反转成正比，因此相应地存在一个粒子数反转阈值，简称阈值反转。阈值条件还有多种表达方式，如阈值电流密度，阈值功率密度，其含义都是一样的。