鈦寶石激光器的觸發(fā)光到底是怎么產(chǎn)生的呢?

在鈦寶石激光器中，首先是氙燈放出泵浦光，在鈦寶石激光器里建立粒子集居數(shù)反轉(zhuǎn)。然后激發(fā)態(tài)的粒子首先通過自發(fā)輻射隨機(jī)的放出光子，這些光子又通過受激輻射產(chǎn)生更多和自身相干的光子。在這個(gè)過程中諧振腔選擇了波長(zhǎng)和方向滿足條件的光子，這就使得沿諧振腔軸向的光強(qiáng)逐漸增加，而產(chǎn)生激光。
題主在問題里有一些概念的混淆。激勵(lì)光也就是泵浦光是要額外引入的，作為整個(gè)激光系統(tǒng)的能量源，在某些系統(tǒng)里這個(gè)能量源也可以是另一束激光或者電能;而鈦寶石激光器的產(chǎn)生是自發(fā)輻射和諧振腔選模作用的共同結(jié)果。
首先，輻射大于吸收，這是由于出現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。對(duì)于腔光子，輻射和吸收這兩個(gè)過程對(duì)應(yīng)的躍遷偶較矩相同，因此輻射和吸收只和各態(tài)粒子數(shù)有關(guān)。
粒子數(shù)反轉(zhuǎn)就是“*二態(tài)”布居數(shù)大于基態(tài)。考慮這樣的三能級(jí)系統(tǒng)，出現(xiàn)的原因是“*二態(tài)”壽命要長(zhǎng)于較高激發(fā)態(tài)，并且較高激發(fā)態(tài)容易向“*二態(tài)躍遷”。所以經(jīng)過泵浦光的泵浦，大部分布居數(shù)都在“*二態(tài)”。
“激勵(lì)源”，如果我沒理解錯(cuò)的話，應(yīng)該是自發(fā)輻射光子。“*二態(tài)”的原子自發(fā)輻射出腔光子，被腔鏡反射，再導(dǎo)致其他原子受激輻射。自發(fā)輻射有隨機(jī)性，較初會(huì)有很多不同的模式，于是就開始了模式競(jìng)爭(zhēng)。不同模式在腔里的壽命是不同的，因此只有壽命較長(zhǎng)的模式的光子會(huì)留到最后。很多腔也會(huì)加入一些光學(xué)原件實(shí)現(xiàn)人為的選模，比如利用寶石的布儒斯特角、微調(diào)腔長(zhǎng)、用雙軸晶體等。也可能多個(gè)模式都存在，就會(huì)造成輸出不穩(wěn)定。也有一些脈沖激光器會(huì)用外部種子光作為“激勵(lì)源”。
最后是反沖動(dòng)量，固體激光器通常不存在這個(gè)問題，因?yàn)楣ぷ魑镔|(zhì)在晶體中，這個(gè)動(dòng)量會(huì)被晶格吸收，而整個(gè)晶體又是固定的。氣體激光器這部分會(huì)比較明顯，但是氣體分子本身的熱運(yùn)動(dòng)已經(jīng)很大，所以沒什么影響。一般x射線源才需要考慮，被稱作穆斯鮑爾效應(yīng)，已經(jīng)不是傳統(tǒng)激光的范圍。
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