第11章：光速调节（2 / 2）

瞬频说：“不行吧。这里原来用的激光器。”他试了试，汞灯还是不行。

在光和原子体系的相互作用中，自发辐射、受激辐射和受激吸收同时存在。获得越来越强的光，产生越来越多的光子，必须要使受激辐射产生的光子多于受激吸收所吸收的光子。在光子作用下，高能级原子产生受激辐射的机会和低能级的原子产生受激吸收的机会是相同的。是否能得到光的放大就取决于高、低能级的原子数量之比。

若位于高能态的原子远远多于位于低能态的原子，就得到被高度放大的光。但是，但在热平衡条件下，原子数目按能级的分布服从玻尔兹曼分布规律。位于高能级的原子数总是少于低能级的原子数。原子几乎都处于最低能级。为了得到光的放大，必须到非热平衡的体系中去寻找。

只有当处在高能级的原子数目比处在低能级的还多时，受激辐射才能超过受激吸收，而占优势。由此可见，为使光源发射激光，而不是发出普通光的关键是发光原子处在高能级的数目比低能级上的多，这种情况，称为粒子数反转。

粒子数反转需要利用激活媒质。就是可以使某两个能级间呈现粒子数反转的物质。它可以是气体，也可以是固体或液体。要获得粒子数反转，必须使用多能级系统。

激光器由以下3个部分组成：

激光工作介质：激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。关键是能在这种介质中实现粒子数反转，以获得产生激光的必要条件。显然，亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转是非常有利的。

激励源：为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。有电激励；光激励；热激励、化学激励等。各种激励方式被形象化地称为泵浦。为了不断得到激光输出，必须不断地抽运以维持处于上能级的粒子数比下能级多。