我們(men) 先了解一下光的輻射：在光輻射中存在三種輻射過程，一是自發輻射：處於(yu) 高能態的粒子在外來光的激發下向低能態躍遷；二是受激輻射：處於(yu) 高能態的粒子在外來光的激發下向低能態躍遷；三是受激吸收：處於(yu) 低能態的粒子吸收外來光的能量向高能態躍遷。

對於(yu) 自發輻射，即使是兩(liang) 個(ge) 同時從(cong) 某一高能態向低能態躍遷的粒子，它們(men) 發出光的相位，偏振狀態、發射方向也可能是不同的，但受激輻射卻不是這樣，當位於(yu) 高能態的粒子在外來光子的激發下向低能態躍遷，會(hui) 發出頻率、相位、偏振狀態等方麵與(yu) 外來光子完全相同的光。

1917年，愛因斯坦在推導普朗克的黑體(ti) 輻射公式時，第一個(ge) 提出了受激輻射的概念。他從(cong) 理論上預言了原子發生受激輻射的可能性，這是激光的基礎。

在激光器中，發生的輻射就是受激輻射，它發出的激光在頻率、相位、偏振狀態等方麵完全一樣。任何的受激發光係統，即有受激輻射，也有受激吸收，隻有受激輻射占優(you) 勢，才能把外來光放大而發出激光。而一般光源中都是受激吸收占優(you) 勢，隻有粒子的平衡態被打破。使高能態的粒子數大於(yu) 低能態的粒子數（這樣情況稱為(wei) 離子數反轉），才能發出激光。

產(chan) 生激光的三個(ge) 條件是：實現粒子數反轉、滿足閥值條件和諧振條件。

1、粒子數反轉：這是產(chan) 生光的受激發射的首要條件。在半導體(ti) 中就是要把價(jia) 帶內(nei) 的電子抽運到導帶。為(wei) 了獲得離子數反轉，通常采用重慘雜的P型和N型材料購成PN結，這樣，在外加電壓作用下，在結區附件就出現了離子數反轉一在高費米能級EFC以下導帶中儲(chu) 存著電子，而在低費米能級EFV以上的價(jia) 帶中儲(chu) 存著空穴。

2、滿足閥值條件：實現粒子數反轉是產(chan) 生激光的必要條件，但不是充分條件。要產(chan) 生激光，還要有損耗極小的諧振腔，諧振腔的主要部分是兩(liang) 個(ge) 互相平行的反射鏡，激活物質所發出的受激輻射光在兩(liang) 個(ge) 反射鏡之間來回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大。隻有受激輻射放大的增益大於(yu) 激光器內(nei) 的各種損耗，即滿足一定的閥值條件，才能輸出穩定的激光。

3、滿足諧振條件：激光在諧振腔內(nei) 來回反射，隻有這些光束兩(liang) 兩(liang) 之間在輸出端的相位差▽Φ=2qπ，q=1.2.3.4......時，才能在輸出端產(chan) 生加強幹涉，輸出穩定激光。設諧振腔的長度為(wei) L.激活介質的折射率為(wei) N，則f=qc/2NL該式稱為(wei) 諧振條件。它表明諧振腔長度L和折射率N確定以後，隻有某些特定頻率的光才能形成光振蕩，輸出穩定的激光。

激光器的結構：

一般包括三個(ge) 部分：工作介質、激勵源和諧振腔

1、工作介質

要產(chan) 生激光必須合適的工作介質，可以是氣體(ti) ，液體(ti) ，固體(ti) 或半導體(ti) 。在這種介質中，可以實現粒子數反轉，以製造獲得發出激光的必要條件。目前，激光工作介質已經有近千種，可以發出的激光波長從(cong) 紫外一直到遠紅外。

2、激勵源

為(wei) 了使工作介質中出現粒子數反轉，必須采取一定的方法去激勵整個(ge) 原子體(ti) 係，使處於(yu) 上能級的粒子數增加。一般用氣體(ti) 放電的辦法，利用具有動能的電子去激發介質原子，稱為(wei) 電激勵；也可用脈衝(chong) 光源來照射工作介質，稱為(wei) 光激勵；還有熱激勵，化學激勵等其它形式。這些激勵方式被形象化的稱為(wei) 泵浦或抽運。為(wei) 了不斷得到激光輸出，必須不斷地“泵浦”以維持處於(yu) 上能級額粒子數

3、諧振腔

有了合適的工作介質和激勵源以後，實現了粒子數反轉，但這樣產(chan) 生的受激輻射強度仍然很弱，無法獲得實際應用。光學諧振腔的作用就是進行放大，所謂光學諧振腔，實際是在激光兩(liang) 端，麵對麵裝上兩(liang) 塊放射率很高的鏡，一塊幾乎全反射，一塊光大部分反射，少量透射出去，以使激光可透過這塊鏡子而射出。被反射回到工作介質的光，繼續誘發新的受激輻射，光被放大。因此，光在諧振腔中來回振蕩，造成連鎖反應，像雪崩一樣被持續放大，就會(hui) 產(chan) 生強烈的激光，從(cong) 部分反射鏡子一端射出。