雷射

今天去做了本學期所修的「近代物理實驗二」的第一個實驗。系上這門課由許多位教授一起開課，分別帶領同學作半學期的實驗。我所修的是「雷射冷卻」與「光學鑷子」，今天做的是雷射冷卻的第一個實驗，算是先熟悉光路架設與雷射基本概念的熱身。

要產生雷射有三個要件：Population Inversion、Resonant Cavity與Gain>Loss。

首先製造出使高能態的電子不斷向低能態落下的情形（意即不斷的把電子打到高能態）。兩者之間的能量以光子的形式放出，能量差正比於其頻率。再把光導入共振 腔，使共振腔長度為半波長整數倍的光濾出（注意一開始送進來的光有許多不同的頻率），若能量增益大於損失，則雷射就會射出。

以上大概講一下，實際上有許多不同的雷射種類，不過原理大同小異。在實驗所用的半導體雷射中，我們靠著調整共振腔的長度來改變放出的波長，然而這裡的波長在負六個數量級，該如何去調整它呢？答案是靠著加熱共振腔來調整它的折射率，相當於改變了波長。

然而由於光波長只需是共振腔的整數倍即有可能射出，改變我們所輸入的電流與溫度可能會使這個整數跳動（稱為Mode hopping），因此輸出的雷射波長與你如何加熱加電流的方法有關，而世界上每一顆雷射二極體都不一樣，所以必須先對實驗用的雷射二極體進行測試，找出輸出波長對電流 溫度的變化後才能真正去利用它，這是我今天在做的事。

此外還做了Rb原子的吸收譜線，原理其實也蠻有趣的，不過說明好累所以算了。