講座 -走進光源與光子世界

1、走進光源與光子世界光源-光子、地球生命的起源星系光源傳統(tǒng)人造光源高科技光源生物光源光源：能自行發(fā)出光子的物體。光源分為天然光源和人造光源。光子，光量子的簡稱，傳遞電磁相互作用的基本粒子光子是電磁輻射的載體。光子有速度、能量、動量、質(zhì)量，在真空中的傳播速度是光速。來自宇宙的光子-浩瀚的遙遠星系太陽光-地球生命的能量來源生物光子-徇麗多彩的海洋生物燈泡海鞘 虎耳菇 發(fā)光花生物光子-人工基因改造的植物生物光子-螢火蟲生物光子-魚類腺細胞的分泌液，含有磷脂熒光素，在催化劑熒光酶的作用下，與血液中的氧化合，發(fā)出熒光 美麗的光子世界美麗的微納世界蝴蝶的美麗翅膀色彩斑斕的美麗大自然光子，我看到你了光子晶體固

2、態(tài)照明燈白熾燈節(jié)能燈 1879 愛迪生發(fā)明世界上第一支碳絲燈 1959 在白熾燈的基礎(chǔ)上，鹵素燈問世 1961 大場所，大面積照明的高壓鈉燈問世 1962 金屬鹵化物燈出現(xiàn) 1969 第一盞LED燈(紅色)（開始只是作為指示照明） 1976 綠色LED燈 1983 熒光燈問世 1994 藍色LED燈問世，給白光LED燈的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ) 1999 白色LED燈 第一代電光源：白熾燈（鹵鎢燈）第二代電光源：熒光燈（日光燈、節(jié)能燈）第三代電光源：高強度氣體放電燈（HID）第四代電光源：電光源固體發(fā)光光源氣體放電發(fā)光光源熱輻射光源電致發(fā)光光源輝光放電燈弧光放電燈白熾燈鹵鎢燈場致發(fā)光燈EL半導體發(fā)光二極

3、管LED氖燈霓虹燈低氣壓燈高氣壓燈熒光燈低壓鈉燈高壓汞燈高壓鈉燈金屬鹵化物燈氙燈 壽命：1000-2000小時 顯色性：Ra=99-100 白熾燈理論上的光效可達 53 lm/W，但可見輻射占能量的80:Ra80尺寸緊湊尺寸緊湊燈管內(nèi)含汞，污染大。燈管為玻璃材質(zhì)，易破碎。不易回收，回收價值低有頻閃，對眼睛的傷害大。含紫外線和紅外線輻射。 無極燈是Promise Light高頻等離子體放電無極燈的簡稱，它是通過高頻發(fā)生器的電磁場以感應(yīng)的方式耦合到燈內(nèi)，使燈泡內(nèi)的氣體雪崩電離，形成等離子體。等離子受激原子返回基態(tài)時輻射出紫外線。燈泡內(nèi)壁的熒光粉受到紫外線激發(fā)產(chǎn)生可見光功率：功率：40-400W40

4、-400W光效光效: : 65-100 lm/W;壽命壽命: : 8000-80000小時;顯色性顯色性: Ra70-95;: Ra70-95;色溫：色溫：2700-6500K;2700-6500K;高效節(jié)能,發(fā)光效率高顯色指數(shù)高，顏色不失真。寬電壓工作，電壓在185V- 255V可正常工作。 光衰小，20000小時后光通維持率可達80%。瞬時啟動再啟動時間均小于0.5秒。啟動溫度低，適應(yīng)溫度范圍大，零下25度，均可正常啟動和工作。散熱性能不好， 電磁干擾性能差， 光源尺寸大，光源尺寸大，配套燈具不好找。 壽命：6000-24000小時 顯色性：Ra=23-85發(fā)光效率高發(fā)光效率高壽命長壽命長

5、透霧性能好透霧性能好顯色指數(shù)低啟動慢： 啟動穩(wěn)定時間（4-8min) 再啟動時間（10-15min)含汞，不環(huán)保 納滲漏：納滲漏將造成放電管電壓高，但升到一定幅值后，整流器供給的電壓不足以維持放電電弧，燈管將熄滅 壽命：6000-24000小時 顯色性：Ra=20發(fā)光效率高發(fā)光效率高壽命長壽命長透霧性能好透霧性能好溫升低、自身功耗小、耗溫升低、自身功耗小、耗電少、電少、顯色指數(shù)低啟動慢： 啟動穩(wěn)定時間（4-8min) 再啟動時間（10-15min)含汞，不環(huán)保 壽命：6000-10000小時 顯色性：Ra=60-90啟動的困難，需要較高的啟動電壓；色溫漂移嚴重，點燈從啟動到穩(wěn)定要15min；光

6、效高（75-80lm/W）；顯色性好（Ra70-80）；壽命長。高科技光源-電致發(fā)光光源 19161916年，愛因年，愛因斯坦提出了斯坦提出了“受激受激輻射輻射”的概念，奠的概念，奠定了激光的理論基定了激光的理論基礎(chǔ)。礎(chǔ)。 19581958年，貝爾實驗室的年，貝爾實驗室的湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。發(fā)展的基礎(chǔ)。 激光的發(fā)展簡史 這兩次發(fā)明開創(chuàng)了傳統(tǒng)的固體激這兩次發(fā)明開創(chuàng)了傳統(tǒng)的固體激器和氣體激光器的時代，自此，激光器和氣體激光器的時代，自此，激光走上了高速發(fā)展的道路。此后，半導走上了高速發(fā)展的道路。此后，半導體激光

7、器、染料激光器、自由電子激體激光器、染料激光器、自由電子激光器都在相應(yīng)學科的支持下出現(xiàn)。特光器都在相應(yīng)學科的支持下出現(xiàn)。特別是八十年代，隨著光電子學和半導別是八十年代，隨著光電子學和半導體技術(shù)的發(fā)展，光纖激光器和孤子激體技術(shù)的發(fā)展，光纖激光器和孤子激光器相繼出現(xiàn)，將激光引入以光電子光器相繼出現(xiàn)，將激光引入以光電子和微電子為主的信息時代。和微電子為主的信息時代。 19621962年，年，HeHeNeNe氣體激光器在美氣體激光器在美國貝爾實驗室研制成功。國貝爾實驗室研制成功。 19601960年，美國人梅曼年，美國人梅曼(T. H. Maiman)(T. H. Maiman)發(fā)明了世界上發(fā)明了世界

8、上第一臺紅寶石激光器。第一臺紅寶石激光器。 Maiman Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 表示表示“受激輻射的光放大受激輻射的光放大” 工作物質(zhì)工作物質(zhì) ：實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激勵源：激勵源：使原子被激發(fā)使原子被激發(fā) 諧振腔：諧振腔：光放大作用光放大作用激光器的三要素固體、氣體、液體和半導體固體、氣體、液體和半導體光泵浦，電激勵，化學激勵，核泵浦光泵浦，電激勵，化學激勵，核泵浦一是全反射，另一是部分透射一是全反射，另一是部分透射激光器的工作原理 如果一個系統(tǒng)中處于高能態(tài)的粒子數(shù)多于低能態(tài)的粒子數(shù)，就出現(xiàn)了粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)狀態(tài)。那么只要有一個光子引發(fā)，就會迫使一個處于高能態(tài)的原子受激輻射出一個與之相同的光子，這兩個光子又會引發(fā)其他原子受激輻射，這樣就實現(xiàn)了光的放大；如果加上適當?shù)闹C振腔的反饋作用便形成光振蕩，從而發(fā)射出激光。紅、綠、藍三種激光器五