激光发生器的原理基于 受激辐射现象，其核心在于通过特定条件实现光束的相干放大。以下是详细解析：

一、基本原理

粒子数反转

激光产生的必要条件是工作介质中存在 粒子数反转，即处于高能级的粒子数多于低能级粒子数。这一状态需通过 激励源实现，常见激励方式包括：

- 光学激励（如泵浦光）

- 电激励（如电流注入）

- 化学激励（如激光掺杂）

- 核能激励（如激光核聚变）

受激辐射

当工作介质中的粒子数反转达到条件时，低能级粒子受高能级粒子的激发，会以相干方式发射光子，形成激光束。这种光子具有高度相干性，包括单色性、方向性和亮度

二、核心组成部分

激励源

提供能量使工作介质中的电子跃迁到高能级，例如激光二极管（LD）中的电注入或光纤激光器中的光泵

工作介质

具备亚稳态能级结构，用于存储和传输能量。半导体激光器常用硅等材料，光纤激光器则依赖光纤中的分布式布拉格反射（DBR）结构

谐振腔

虽然谐振腔不是所有激光器的必备部件，但几乎所有激光器都包含。它通过反射镜形成光束的谐振腔，确保光束具有单一频率、相位和方向性，从而增强激光的相干性

三、典型激光器类型

半导体激光器

通过电注入、光泵等方式实现粒子数反转，是应用最广泛的激光类型，如激光打印机、光纤通信等

光纤激光器

利用光纤中的DBR结构调谐波长，通过泵浦光实现高功率输出，常用于工业切割、医疗等领域

其他类型

包括固体激光器（如CO₂激光器）、气体激光器等，原理均基于粒子数反转，但工作介质和激励方式不同

四、应用场景

激光发生器广泛应用于医疗（如激光手术）、工业加工（如切割、焊接）、通信（如光纤传输）等领域，其核心优势在于高精度、高效率的光束控制

以上内容综合了激光产生的物理机制、关键部件及典型应用，涵盖从基础原理到工程实践的要点。