光和物质的相互作用
受激吸收
自发辐射
如果在同样的能级间跃迁，释放出来的光子的能量（也就是频率相同）
但是相位、偏振态、传播方向不同，是非相干光
受激辐射
受激辐射是激光产生的理论基础之一
粒子数反转和光放大
为什么普通光源不产生激光
正常情况下，原子在各能级上的分布满足玻尔兹曼分布：
也就是说：正常情况下高能级的原子数远小于低能级的原子数
粒子数反转
粒子数反转是激光产生的必要条件
粒子数反转的实现
材料必须存在寿命较长的亚稳态能级（寿命约为 ），才可能实现粒子数反转
光放大
产生越来越多的特征完全相同的光子→光放大
有点像核裂变的过程
光放大是激光产生的理论基础之二
光学谐振腔 激光模式
光学谐振腔——产生激光的物质基础
左端面是全反射镜，右端面是开了一个口的部分反射镜；上下端面光可以出射
产生光震荡
稳定和选频——形成驻波
- 稳定作用：
- 只有满足驻波条件的光波才能在腔内稳定存在
- 其他不满足条件的波会因干涉相消而消失
- 保证了激光输出的稳定性
- 选频作用：
- 谐振腔会选择特定频率的光波
- 只有符合谐振条件的频率才能得到增强
- 这就是激光具有良好单色性的原因之一
选择传播方向
只有和光学谐振腔完全平行的光才能出射；
在两个反射面之间反复反射，若不平行经过足够长的时间一定会从上下端面出射
选择振动方向
借助于布儒斯特窗
