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光共振器への入射光にはどういった光が用いられるのですか? また、誘導放出に...

har********さん

2014/7/1522:00:48

光共振器への入射光にはどういった光が用いられるのですか?

また、誘導放出によって発せられた光の向きが揃う原理を簡単に書いていただけないでしょうか。

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nig********さん

2014/7/1522:59:11

誘導放出の話も出てるということは、レーザー発振原理についての質問なのでしょうか?

一番シンプルな構造としては、あらかじめ共振器内部に利得媒質という物質を入れておくパターンが多いですね。
この利得媒質を励起状態にしておくことが光の増幅には必須なのですが、励起方法としては外部レーザー光による励起と電気的な励起の2つをよく見かけるように思います。外部レーザーじゃなくても、ランプ(カメラのフラッシュみたいな)を利得媒質のとなりに置いといてそれを励起光として使ったりすることも出来ます。(ちなみに、レーザーポインターみたいなちょっとしたレーザーはだいたい電気的励起です。)
自然放出によって放たれる光の向きはランダムですが、その中でたまたま共振器とぴったり合うモードのもののみが増幅されます。

増幅の仕組みですが、利得媒質から自然放出によって共振器に適したモードの光(仮に光Aと呼びます)が生じる→光Aは共振器のミラーで反射され再び利得媒質に入射する→励起状態になっている利得媒質は誘導放出によって光Aと同じモードの光を放出する(これを光Bと呼びます)→光Aと光Bは共振器のミラーで反射され再び利得媒質へ入射→光A,Bによる誘導放出によって光C、光Dが生じる→同様にして、光A,B,C,Dによって光E,F,G,Hが生じる→光A,B,C,D,E,F,G,Hによって光I,J,K,L,M,N,O,P,が…

というふうに、共振器内で光は何度も往復し、利得媒質を通るたびに誘導放出によって光が増えていくため、光のパワーは増幅されていきます。
そして、誘導放出によって生じる光は入射光と同じモード(進行方向や位相が同じ)で放出されるため、最初の自然放出光と全く同じものがどんどん強くなっていくことになります。
誘導放出の向きが揃うというよりは、誘導放出では向きが同じものしか出てこないのです。

(説明において、ある程度の知識はある前提での言葉選びをしました。極力わかりやすくしたつもりですがわからない言葉や説明があったら補足します。)

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