課件第一部分激光的基本原理

1、第一章 激光的基本原理激光發(fā)展簡史激光的物理基礎激光特性典型激光器簡介LASER英文名稱的含義是什么？LASER與MASER有何區(qū)別？為什么MASER的實現(xiàn)竟然導致了一個新學科的誕生？激光是誰、于何時發(fā)明的？什么激光器？激光器的發(fā)明克服了哪些困難？為什么梅曼沒能獲得諾貝爾獎？了解與激光有關的諾貝爾獎獲得者 課后自己閱讀緒論部分，圍繞以下幾個問題思考：激光發(fā)展簡史1917年Einstein的理論預言：光子和原子相互作用包含三種過程:自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射（按此模型推導出和實驗完全符合的黑體輻射Planck公式），提出在物質與輻射場的相互作用中，構成物質的原子或分子可以在光子的激勵下產生光子

2、的受激發(fā)射或吸收，預示了有可能利用受激發(fā)射實現(xiàn)光放大（Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationLASER ）理論工作指出：受激輻射光波與激勵光波同相位、同方向、同頻率、同偏振1954年湯斯(Townes)、巴索夫(Basov)、普洛霍洛夫(Prokhorov) 利用原子、分子的受激輻射來放大電磁波的新概念，實現(xiàn)氨分子微波量子振蕩器(Maser)-量子電子學1958年湯斯、肖洛(Schawlow)尺度遠大于波長的開放式光諧振腔（Fabry-Perot）布隆伯根（Bloembergen）利用光泵浦三能級原子系統(tǒng)實現(xiàn)粒子數(shù)反轉分布

3、1960年梅曼（Maiman）世界上第一臺紅寶石激光器1961年：He-Ne激光器、第一臺調Q激光器、釹玻璃激光器1962年：砷化鎵（GaAs）半導體激光器1963年：激光器的半經典理論1964年：氬離子（ Ar+）激光器、二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）激光器1965年：鈮酸鋰光參量振蕩器1966年：固體鎖模激光器、染料激光器1970年：準分子激光器1977年：紅外波段的自由電子激光器它的歷史是一部典型的交叉學科的發(fā)展史：發(fā)明了近百種不同類型的激光器件，其發(fā)明者都有完全不同的專業(yè)背景 各種學科和技術應用激光并形成了許多重要的交叉學科：如光電子學、激光光譜學、 激光化學、非線性光

4、學、激光全息術、激光生物醫(yī)學、 激光計量、超快光電子學、激光加工處理. 形成了一系列重要技術應用領域，光子產業(yè)方興未艾May 15, 1960: Maimans Ruby laserWorking in the Hughes Research Labs木梳激光雕刻紐扣激光打標貝殼激光雕刻加工木盒激光雕刻加工特種作戰(zhàn)激光槍裝有激光瞄具的MP5K沖鋒槍相干性的光子描述光子的基本性質光波模式和光子狀態(tài)、相格光子的相干性光子簡并度本章內容提要光的受激輻射基本概念黑體輻射的普朗克公式受激輻射和自發(fā)輻射概念A21、B21、B12的相互關系受激輻射的相干性光的受激輻射放大實現(xiàn)光放大的條件集居數(shù)反轉光放大物質的增益系數(shù)光的自激振蕩 將具有光放大作用的激活物質置于光諧振腔中，可構成激光器。當激活物質的單程增益大于諧振腔的單程損耗時形成光的自激振蕩。起振條件？ 光諧振腔的作用？ 提供軸向光波模的反饋及保證激光器的單模（或少數(shù)軸向模）振蕩。激光的特性 一般通稱激光的四性為： 單色性、相干性、方向性和高亮度。 本質上歸結為： 激光具有很高的光子簡并度。 激光可以在很大的相干體積內有很高的相干光強， 這一特性正是由于受激輻射的本性和激光腔