關(guān)于激光器及其產(chǎn)生的幾點思考

1、激光器及其產(chǎn)生的幾點思考 05101090 黨青亮*激光器的思考*激光器的歷史*激光器的特點*激光器的組成一.定義：激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中放大或振蕩發(fā)射的器件。二激光器為何這般牛激光器的發(fā)明是20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的一項重大成就。它使人們終于有能力駕駛尺度極小、數(shù)量極大、運動極混亂的分子和原子的發(fā)光過程，從而獲得產(chǎn)生、放大相干的紅外線、可見光線和紫外線（以至X射線和射線）的能力。 電子學(xué) 人類社會發(fā)展的基石？ 載波是指被調(diào)制以傳輸信號的波形，一般為正弦波。 載波信號，就是把普通信號（聲音、圖象）加載到一定頻率的高頻信號上，在沒有加載普通信號的高頻信號時，高頻信號的波幅是固定

2、的，加載之后波幅就隨著普通信號的變化而變化（調(diào)幅），還可以調(diào)相，調(diào)頻。 載波魔術(shù)三 激 光 器 組 成工作物質(zhì) 用來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的 受激輻射放大作用的物質(zhì)體系. 能級結(jié)構(gòu)&躍遷特性 亞穩(wěn)態(tài)能級光學(xué)共振腔光學(xué)共振腔 多次往返以形成相干的持續(xù)振蕩 選模：方向和頻率限制激勵激勵抽運抽運系統(tǒng)系統(tǒng) 光學(xué)激勵(光泵) 氣體放電激勵 化學(xué)激勵 核能激勵*激光器的思考*激光器的歷史*激光器的特點*激光器的組成四激光器這孩子的成長史萌芽篇 1917 Einstein的理論預(yù)言：光子和原子相互作用包的理論預(yù)言：光子和原子相互作用包含三種過程含三種過程:自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射（預(yù)自發(fā)輻射、受

3、激吸收和受激輻射（預(yù)示了有可能利用示了有可能利用受激發(fā)射實現(xiàn)光放大（受激發(fā)射實現(xiàn)光放大（Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationLASER ） 1893 1893 在波爾多一所中學(xué)任教的物理教師布盧什在波爾多一所中學(xué)任教的物理教師布盧什這種輻射輸出的光獲得了放大，而且是相干光激光器這孩子的成長史萌芽篇激光器這孩子的成長史發(fā)展篇量子力學(xué)量子力學(xué)的建立和發(fā)展使人們對物質(zhì)的微的建立和發(fā)展使人們對物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及運動規(guī)律有了更深入的認(rèn)識，微觀結(jié)構(gòu)及運動規(guī)律有了更深入的認(rèn)識，微觀粒子的能級分布、躍遷和光子輻射等問觀粒子的能級分布、躍遷

4、和光子輻射等問題也得到了更有力的證明，這也在客觀上題也得到了更有力的證明，這也在客觀上更加完善了愛因斯坦的受激輻射理論，為更加完善了愛因斯坦的受激輻射理論，為激光器的產(chǎn)生進(jìn)一步奠定了理論基礎(chǔ)。激光器的產(chǎn)生進(jìn)一步奠定了理論基礎(chǔ)。2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代末，量子電子學(xué)誕生后，被很年代末，量子電子學(xué)誕生后，被很快應(yīng)用于研究電磁輻射與各種微觀粒子系統(tǒng)快應(yīng)用于研究電磁輻射與各種微觀粒子系統(tǒng)的相互作用，并研制出許多相應(yīng)的器件。這的相互作用，并研制出許多相應(yīng)的器件。這些科學(xué)理論和技術(shù)的快速發(fā)展都為激光器的些科學(xué)理論和技術(shù)的快速發(fā)展都為激光器的發(fā)明創(chuàng)造了條件。發(fā)明創(chuàng)造了條件。激光器這孩子的成長史發(fā)展篇19

5、51年，美國物理學(xué)家珀塞爾和龐德在實驗中成功地造成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，并獲得了每秒50千赫的受激輻射。然而上述的微波波譜學(xué)理論和實驗研究大都屬于“純科學(xué)”，對于激光器到底能否研制成功，在當(dāng)時還是很渺茫的。稍后美國物理學(xué)家查爾斯湯斯以及蘇聯(lián)物理學(xué)家馬索夫和普羅霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激輻射原理來產(chǎn)生和放大微波的設(shè)計。激光器這孩子的成長史1954 湯斯湯斯(Townes)、巴索夫、巴索夫(Basov)、普洛霍、普洛霍洛夫洛夫(Prokhorov) 利用原子、分子的受激輻射來利用原子、分子的受激輻射來放大電磁波的新概念，實現(xiàn)氨分子微波量子振放大電磁波的新概念，實現(xiàn)氨分子微波量子振蕩器蕩器(Mas

6、er)-量子電子學(xué)量子電子學(xué)湯斯等人研制的微波激射器只產(chǎn)生了1.25厘米波長的微波，功率很小。生產(chǎn)和科技不斷發(fā)展的需要推動科學(xué)家們?nèi)ヌ剿餍碌陌l(fā)光機(jī)理，以產(chǎn)生新的性能優(yōu)異的光源。發(fā)展篇激光器這孩子的成長史19581958年，湯斯與姐夫阿瑟年，湯斯與姐夫阿瑟肖洛將微波激射器與肖洛將微波激射器與光學(xué)、光譜學(xué)的理論知識結(jié)合起來，提出了采用光學(xué)、光譜學(xué)的理論知識結(jié)合起來，提出了采用開式諧振腔的關(guān)鍵性建議，并預(yù)防了激光的相干開式諧振腔的關(guān)鍵性建議，并預(yù)防了激光的相干性、方向性、線寬和噪音等性質(zhì)。性、方向性、線寬和噪音等性質(zhì)。同期，巴索夫和普羅霍洛夫等人也提出了實現(xiàn)受激輻射光放大的原理性方案。此后，世界上許

7、多實驗室都被卷入了一場激烈的研制競賽，看誰能成功制造并運轉(zhuǎn)世界上第一臺激光器。發(fā)展篇激光器這孩子的成長史1960.05.17，美國物理學(xué)家西奧多梅曼在佛羅里達(dá)州邁阿密的研究實驗室里，勉強(qiáng)贏得了這場世界范圍內(nèi)的研制競賽。他用一個高強(qiáng)閃光燈管來刺激在紅寶石水晶里的鉻原子，從而產(chǎn)生一條相當(dāng)集中的纖細(xì)紅色光柱，當(dāng)它射向某一點時，可使這一點達(dá)到比太陽還高的溫度。成長篇激光器這孩子的成長史 1961 He-Ne激光器、第一臺調(diào)激光器、第一臺調(diào)Q激光器、釹玻璃激光器激光器、釹玻璃激光器 1962 砷化鎵（砷化鎵（GaAs）半導(dǎo)體激光器）半導(dǎo)體激光器 1963 激光器的半經(jīng)典理論激光器的半經(jīng)典理論 1964

8、氬離子（氬離子（ Ar+）激光器、二氧化碳激光器、摻釹）激光器、二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石（釔鋁石榴石（Nd:YAG）激光器）激光器 1965 鈮酸鋰光參量振蕩器鈮酸鋰光參量振蕩器 1966 固體鎖模激光器、染料激光器固體鎖模激光器、染料激光器 1970 準(zhǔn)分子激光器準(zhǔn)分子激光器 1977 紅外波段的自由電子激光器紅外波段的自由電子激光器成長篇激光器這孩子的成長史 半導(dǎo)體泵浦固體激光器半導(dǎo)體泵浦固體激光器 光纖激光器光纖激光器 單頻激光器單頻激光器成長篇 ？*激光器的思考*激光器的歷史*激光器的特點*激光器的組成五 激 光 器 特 點高 瞬 時 性高 方 向 性五 激 光 器 特 點五 激 光 器 特 點高單色性*激光器的思考*激光器的歷史*激光器的特點*激光器的組成 上帝上帝 門門 窗戶窗戶 薪火相傳薪火相傳 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程1893191719581960今天？ 愛因斯坦愛因斯坦要記住，你們在學(xué)校里所學(xué)到的那些奇妙的東西，都是多少代人的工作成績，都是由世界上各個國家里的熱忱的努力和無盡的勞動所產(chǎn)生的。這一切都作為遺產(chǎn)交到你們手里，使你們可以領(lǐng)受它，尊重它，增進(jìn)它，并且有朝一日又忠實地轉(zhuǎn)交給你們的孩子們。這樣。我們這些總要