介绍一般激光器的工作原理，在法布里-珀罗(F-P)谐振腔中的滤波和增幅
F-P谐振腔激光器工作原理简介
激光器是由工作物质、激励源和谐振腔三部分组成：产生激光的必须条件是能产生粒子数反转，反转后的粒子经过谐振腔，由激发态跃迁回基态，释放能量，形成稳定的激光输出，但工作介质中的原子受到激励源激发后使处在高能级的原子数数目必须大于低能级上的原子数数目，这样增益大于损耗，才能使光的在谐振腔中不断得到增强产生较强的激光。因此合适的激光工作介质和激励源是激光器必不可少的组成部分。不同的工作物质的激发光源波段各异，如今的激光工作介质有固液气和半导体在内的几千种，并涵盖了从真空紫外到远红外的波段，按波段划分的激光器种类大致如下表：
激光器 | 波段(λ) | 常用工作介质 |
远红外激光器 | 25~1000μm | 自由电子激光器 |
2.5~25μm | CO分子气体激光器(5~6μm) | |
近红外激光器 | 750nm~2500nm | 掺钕固体激光器(2064nm)、砷化钙(CaAs)半导体激光器(800nm) |
可见光激光器 | 400nm~700nm | 氦氖(632.8nm)、氩离子(488nm)、红宝石(694.3nm)、等 |
近紫外激光器 | 200nm~400nm | 氟化氙(XeF)、氟化氪(Krf)、氮(N)分子激光器 |
真空紫外激光器 | 50nm~200nm | 氙(Xe)、氢(H)分子激光器 |
X射线激光器 | 0.01~50nm | 目前多处于探索阶段 |
除了激励源和激光工作介质之外还需要能使激发光放大的光学谐振腔，如两个平面反射镜组成的F-P谐振腔(如图1中所示)，其中一块反射镜几乎全反射，另一块部分反射；工作介质辐射出的光在谐振腔种来回震荡的过程中不断地使工作介质受激辐射产生更多的激发光，因此产生雪崩效应而生成较强的激光从部分反射的镜面侧辐射出去。
图1：激光在F-P腔中生成示意图
在FP腔中，来回反射的多光束之间可产生干涉效应，进而会对光进行滤波(如图2中所示)，在某些特定的波长下产生干涉相长，如果两个反射镜间距较大，而镜面宽度比较小时，只有相对镜面入射角非常接近0°的光才能经过很多次的反射后不会移出谐振腔；从FP谐振腔输出的激光单模的谱线宽度随着两反射镜间距增大而减小；综上，对FP腔的尺寸可以控制输出激光的发散、波长、谱宽等。
图2：F-P腔的滤波功能
相关文献：[1]李耐和. 可调谐激光器种类及发展趋势[J]. 世界产品与技术, 2002(2):3.
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