光电子学中的激光器原理
光电子学是现代科学技术中的重要领域之一，其中最具代表性
的技术就是激光技术。

激光是一种高度聚焦的光线，具有极高的
单色性、相干性和功率密度，因此具有广泛的应用前景。

在光电
子学中，激光器作为最核心的部分，极大地推动了激光技术的发展。

激光器是一种产生激光的装置，其中包含了诸如光学增益介质、光学谐振腔、光学控制系统等多个部分。

其基本原理是利用受激
辐射的工作原理来放大光波，通过光学谐振腔的干涉使其形成激
光束。

具体来说，激光器分为固体激光器、气体激光器、半导体
激光器等不同种类。

固体激光器的典型代表是钕玻璃激光器。

其工作原理是利用将Nd3+掺杂入玻璃基质中，形成一个Nd3+-离子的吸收带，其锐角
位置可以通过吸收剂的种类和掺杂浓度来选择。

当高光强度的光
束通过吸收带时，会导致Nd3+离子在激发态之间发生跃迁，最终
经过热平衡达到最低激发态，在这个过程中会向周围释放能量，
即通过辐射或热量释放出来。

这个过程是非常快的，因此Nd3+离
子的费用能随即跃迁到激发态，形成光学放大。

气体激光器则利用激光气体在电场的作用下受激辐射的工作原
理来产生激光。

典型的代表是氦氖激光器，它主要由一个激光管、电源和金属膜弹性体腔组成。

其工作原理是通过外部电源给氖气
填充的氦氖激光器内的电极施加直流电压，产生等离子体。

当氮
气的电子与氦氖等离子体的原子发生碰撞时，氦氖等离子体被激
活产生激发态，进而通过一个简单的三能级内部能级跃迁机制产
生两种谱线，发出270纳米和632.8纳米的激光。

半导体激光器则以半导体晶体为基础结构，采用PN结形成的
发射结构来发射激光光束。

其特点是具有小体积、易集成、效率
高等优点，因此在通信、光存储等领域中具有广泛的应用。

其工
作原理是当外加电压大于一定的阈值电压后，PN结区域被注入大
量载流子，这些载流子在P型区和N型区之间受限运动，激发P
型区与N型区的电子和空穴复合发射激光。

总的来说，激光器在光电子学中的应用和发展是非常广泛的。

通过激光器产生的强激光光束，可以被用于各种不同的用途，例
如激光制造、光刻技术、通信技术、医疗、量子计算等领域。

因此，研究激光器原理以及激光器的不同种类和工作原理都是光电
子学领域的重要课题，也是推动激光技术不断发展的必要途径。