激光基礎(chǔ)知識(shí)

1、整理ppt1激光基礎(chǔ)知識(shí)激光基礎(chǔ)知識(shí)整理ppt2主要內(nèi)容主要內(nèi)容 什么是激光什么是激光? 激光的發(fā)明和產(chǎn)生激光的發(fā)明和產(chǎn)生 激光的物理特性激光的物理特性 激光器的基本結(jié)構(gòu)和分類(lèi)激光器的基本結(jié)構(gòu)和分類(lèi) 激光的生物學(xué)特性激光的生物學(xué)特性整理ppt3x-rayscosmic raysMicrowavesTV and radiowaves190 - 390488 - 514532577-63075569410642940106002100整理ppt4整理ppt5 Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationL A S E R整理ppt6

2、激光的發(fā)明及發(fā)展激光的發(fā)明及發(fā)展 1916年年, 愛(ài)因斯坦的感應(yīng)受激輻射理論愛(ài)因斯坦的感應(yīng)受激輻射理論 1950年年, 光泵浦光泵浦 1951年年, 核自旋能級(jí)反轉(zhuǎn)核自旋能級(jí)反轉(zhuǎn) 1954年年, MASER(微波受激輻射放大器微波受激輻射放大器)的發(fā)明的發(fā)明,使科學(xué)家將概念引到光學(xué)領(lǐng)域使科學(xué)家將概念引到光學(xué)領(lǐng)域. 1958年年, H.湯斯湯斯(美美)和和N.G.巴索夫巴索夫(俄俄)引入激光引入激光(LASER)的概念的概念 1960年年, 第一臺(tái)激光器第一臺(tái)激光器(紅寶石紅寶石-摻鉻氧化鋁晶摻鉻氧化鋁晶體體)問(wèn)世問(wèn)世(美國(guó)休斯公司美國(guó)休斯公司,T.H.Maiman博士研制博士研制成功成功)整理

3、ppt7 1962年年,He-Ne激光器（激光器（632.8nm) 1964年年,CO2激光器激光器(10.6m) 1970年準(zhǔn)分子激光器年準(zhǔn)分子激光器(Xe176nm)整理ppt8 單色性單色性 好好譜線寬度譜線寬度 幾個(gè)幾個(gè)nmnm 方向性方向性 強(qiáng)強(qiáng) 幾個(gè)毫弧度立體角幾個(gè)毫弧度立體角 亮度亮度極高極高高出太陽(yáng)高出太陽(yáng)7-147-14個(gè)量個(gè)量級(jí)級(jí) 相干性相干性 好好整理ppt9激光的單色性激光的單色性激光的發(fā)光機(jī)制和激光的發(fā)光機(jī)制和諧振腔結(jié)構(gòu)諧振腔結(jié)構(gòu)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)只有特定波長(zhǎng)滿(mǎn)足干涉只有特定波長(zhǎng)滿(mǎn)足干涉加強(qiáng)條件加強(qiáng)條件,形成有效振蕩形成有效振蕩氣體最好氣體最好,固體次之固體次之,半

4、導(dǎo)體激光器最差半導(dǎo)體激光器最差整理ppt10激光的方向性激光的方向性 激光與激發(fā)它的光波方向相同激光與激發(fā)它的光波方向相同 諧振腔只準(zhǔn)沿軸向傳播的光振蕩諧振腔只準(zhǔn)沿軸向傳播的光振蕩整理ppt11激光的高亮度和強(qiáng)度激光的高亮度和強(qiáng)度亮度亮度- 單位面積單位立體角內(nèi)傳出去的功率單位面積單位立體角內(nèi)傳出去的功率 發(fā)光在輸出端面發(fā)光在輸出端面,發(fā)光面積小發(fā)光面積小 方向性好方向性好,即發(fā)散角小即發(fā)散角小 發(fā)光時(shí)間短發(fā)光時(shí)間短,Q-開(kāi)關(guān)技術(shù)為開(kāi)關(guān)技術(shù)為ns級(jí)級(jí),鎖模技術(shù)為鎖模技術(shù)為ps和和fs級(jí)級(jí)強(qiáng)度強(qiáng)度-被照射表面激光的強(qiáng)弱被照射表面激光的強(qiáng)弱 可以用透鏡來(lái)增大可以用透鏡來(lái)增大整理ppt12激光的相干

5、性激光的相干性 激光是同相位的光激光是同相位的光,光的相位間有一定的光的相位間有一定的規(guī)律性規(guī)律性 相干的程度叫做相干性相干的程度叫做相干性整理ppt13激光器的基本結(jié)構(gòu)激光器的基本結(jié)構(gòu) 激光全反射鏡 半反射鏡 諧振腔泵浦源激光工作物質(zhì)整理ppt14諧振腔全反鏡全反鏡泵浦源泵浦源半反鏡半反鏡激光激光介質(zhì)整理ppt15激光的分類(lèi)激光的分類(lèi) 按激光介質(zhì)分類(lèi)：按激光介質(zhì)分類(lèi)： 固體激光固體激光( (Ho:YAGHo:YAG, , Nd:YAGNd:YAG, , Er:YAGEr:YAG, Alexandrite), Alexandrite) 半導(dǎo)體泵浦固體激光半導(dǎo)體泵浦固體激光( (泵浦源為泵浦源為

6、LD)LD) 氣體激光氣體激光(Ar(Ar+ +,Kr,Kr+ +,CO,CO2 2,ExcimerLaser,He-Ne),ExcimerLaser,He-Ne) 液體激光液體激光( (染料激光染料激光) ) 半導(dǎo)體激光半導(dǎo)體激光(LD(LD，Laser Diode)Laser Diode) 整理ppt16按激光的工作方式分類(lèi)：按激光的工作方式分類(lèi)：連續(xù)激光器連續(xù)激光器 (連續(xù)輸出連續(xù)輸出)脈沖激光器脈沖激光器 (連續(xù)輸出時(shí)間連續(xù)輸出時(shí)間0.25s)整理ppt17Continuous WaveTimePowerTimePowerQ-SwitchUltraPulseLongPulsePower

7、激光的模式激光的模式PowerQ Switched整理ppt18什么是開(kāi)關(guān)什么是開(kāi)關(guān)? 代表激光器共振腔的品質(zhì)因子代表激光器共振腔的品質(zhì)因子. 值越高值越高,表示共振腔的損耗越小表示共振腔的損耗越小. Q開(kāi)關(guān)是插入共振腔的一個(gè)開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)是插入共振腔的一個(gè)開(kāi)關(guān)器件.當(dāng)當(dāng)工作物質(zhì)正被泵浦時(shí)工作物質(zhì)正被泵浦時(shí),Q開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)態(tài),亞穩(wěn)態(tài)聚積的粒子越來(lái)越多亞穩(wěn)態(tài)聚積的粒子越來(lái)越多,直到聚積直到聚積到很高時(shí)到很高時(shí),將將Q開(kāi)關(guān)打開(kāi)開(kāi)關(guān)打開(kāi),所有粒子一齊躍所有粒子一齊躍遷到終態(tài)遷到終態(tài),產(chǎn)生一個(gè)巨大的光脈沖產(chǎn)生一個(gè)巨大的光脈沖. 脈寬脈寬“1100ns”整理ppt19什么是鎖模？什么是鎖

8、模？ 在自由運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器中在自由運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器中, 各種模式的振蕩之間各種模式的振蕩之間沒(méi)有固定的振幅和相位沒(méi)有固定的振幅和相位, 輸出是許多雜亂無(wú)章輸出是許多雜亂無(wú)章的尖峰疊加而成的尖峰疊加而成, 功率是按時(shí)間統(tǒng)計(jì)的平均值功率是按時(shí)間統(tǒng)計(jì)的平均值. 鎖模激光是迫使各種振蕩模式保持固定的相位鎖模激光是迫使各種振蕩模式保持固定的相位關(guān)系關(guān)系, 改善激光輸出的相干程度，使振蕩時(shí)間改善激光輸出的相干程度，使振蕩時(shí)間關(guān)系確定關(guān)系確定, 輸出超短脈沖輸出超短脈沖. 脈寬脈寬100ps，數(shù)十微微秒以下而峰值功率極高，數(shù)十微微秒以下而峰值功率極高的極窄脈沖的極窄脈沖整理ppt20激光的單位激光的單位1 joule = 0.24 caloriewatt = joule secondPower = energy second整理ppt21波長(zhǎng)的單位波長(zhǎng)的單位The metric systemmeter is the basic unitmilli = one thousandth (10-3)micro = one millionth (10-6)nano = one billionth (10-9)1 nanometer (nm)