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激光笔发出的激光属于固体激光,所以激光笔的发光原理就是固体激光的发光原理. 而激光笔里面的固体激光器就是一个激光二极管。
激光原理:
产生激光的三个条件是:实现粒子数反转,满足阈值条件和谐振条件.
产生光的受激发射的首要条件是粒子数反转,在半导体中就是要把价带内的电子抽运到导带.为了获得离子数反转,通常采用重掺杂的 P 型和 N 型材料构成 PN 结,这样,在外加电压作用下,在结区附近就 出现了离子数反转—在高费米能级 EFC 以下导带中贮存着电子,而在低费米能级 EFV 以上的 价带中贮存着空穴.实现粒子数反转是产生激光的必要条件,但不是充分条件.要产生激光,还要有损耗极小的谐振腔,谐振腔的主要部分是两个互相平行的反射镜,激活物质所发出的受激辐射光在两个反射镜之间来回反射,不断引起新的受激辐射,使其不断被放大.只有受激辐射放大的增益大于激光器内的各种损耗,即满足一定的阈值条件:
P1P2exp(2G - 2A) ≥ 1 (P1,P2 是两个反射镜的反射率,G 是激活介质的增益系数,A 是介质的损耗系数,exp 为常数),
才能输出稳定的激光,另一方面,激光在谐振腔内来回反射,只有这些光束两两 之间在输出端的相位差 Δф =2qπ q=1,2,3,4....时,才能在输出端产生加强干涉, 输出稳定激光.设谐振腔的长度为 L,激活介质的折射率为 N,则 Δф=(2π/λ)2NL=4πN(Lf/c)=2qπ, 上式可化为 f=qc/2NL 该式称为谐振条件,它表明谐振腔长度 L 和折射率 N 确定以后,只 有某些特定频率的光才能形成光振荡,输出稳定的激光。
激光笔与遥控器的区别
激光笔的受激发射需要三个条件:激光材料,粒子数反转分布和谐振腔.这三个条件一个不能少.发出的光是单色相干光.
而遥控器是利用正向偏置 PN 结中电子与空穴的辐射复合发光的,是自发辐射发光,不需要较高的注入电流产生粒子数反转分布,也不需要光学谐振腔,发射的是非相干光.
“放大”功能:主要利用激光的光点是对讲课的重点内容进行,目的是吸引视觉注意力,增强学习的效果。
“翻页”功能:主要是根据上课的需要可以令屏摹黑屏,完成上课内容的转换,进入下一个环节的课程内容。
“电子教鞭”功能:主要实现对上课内容的存储、标注、激光指示,可以对讲课的内容进行圈注。
“指星”功能: 绿光激光笔能在夜空中发出一条耀眼的绿色光束,能轻易向周围人士指示星星的位置。
“无线遥控”功能:主要是实现在教室任一角落可以对电脑进行遥控,根据上课进度的需要随时调整上课的内容。
1、在较暗的地方仔细观察光斑,如果激光点周围有明显的泛光说明透镜不合格。
2、观察光斑是否是个完美的是心圆点:在2m之内。
3、观察激光刚射出时的亮度是否会由暗变亮,如果是这样说明激光笔的电路或者LD有问题。
市面上售卖的激光笔不少是属于IIIB级的,功率超过5mW,如果激光直射进眼睛可能会对眼睛造成伤害。甚至有一些高功率的激光笔的射光也可能对眼睛造成伤害,对焦后更可能燃点易燃品。所以激光笔不是玩具,不适合儿童使用。如果操作高功率激光时,应该要戴上特殊的安全眼镜,特别是不可视的激光。另外,不论是功率多大的激光也必须避免射到自己和其他人的眼睛,激光器本身也应该加上警告标签。
除了安全以外,使用激光笔也必须慎重。在艺术馆里,因为部分画作可能怕光,不适合使用激光笔。在动物园里,为免惊吓动物,也不应该使用激光笔。一些较大功率的激光笔会有明显的热效应,不能长时间连续使用,特别是对温度较敏感的固体激光。天文爱好者们在使用绿光激光笔激光笔指星时,应该要注意,不应该频繁和长时间使用指星笔,以免妨碍其他人观星和摄影。在人多的公众地方,为避免误伤他人,应该停止使用激光笔。