激光原理緒論課件

激光原理PrinciplesofLaser教材：《激光原理》周炳琨學(xué)時(shí)：54第一章：概述激光器基本原理第二章：開(kāi)放式光諧振腔理論與高斯光束第四章：闡明光和物質(zhì)相互作用的基本物理過(guò)程第五章、第六章：激光振蕩和放大理論對(duì)激光技術(shù)中的物理問(wèn)題有較系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)；內(nèi)容概要目標(biāo)建立正確的基本概念；掌握一定的有關(guān)激光技術(shù)方面的知識(shí)。按時(shí)上課，不遲到不早退。課程要求有事請(qǐng)請(qǐng)假。上課請(qǐng)關(guān)機(jī)，勿吃東西。認(rèn)真學(xué)習(xí)，快樂(lè)學(xué)習(xí)。成績(jī)：平時(shí)20%，考試80%。E-mail:

激光的基本概念

激光：愛(ài)因斯坦在1916年提出了的一套全新的理論。這一理論是說(shuō)在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上，在高能級(jí)上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會(huì)從高能級(jí)跳到（躍遷）到低能級(jí)上，這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的光放大”。普通光源：自發(fā)輻射。

激光的發(fā)展

1917年，愛(ài)因斯坦在《關(guān)于輻射的量子力學(xué)?一文預(yù)言了原子受激輻射發(fā)光的可能性，即存在激光的可能性。1958年，美國(guó)科學(xué)家肖洛和湯斯將內(nèi)光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí)，晶體的分子會(huì)發(fā)出鮮艷的、始終會(huì)聚在一起的強(qiáng)光。根據(jù)這一現(xiàn)象，他們提出了“激光原理”，即物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激勵(lì)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生這種不發(fā)散的強(qiáng)光--激光。

1960年5月15日，美國(guó)加利福尼亞州休斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家梅曼宣布獲得了波長(zhǎng)為0.6943微米的激光，這是人類有史以來(lái)獲得的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個(gè)將激光引入實(shí)用領(lǐng)域的科學(xué)家。1960年前蘇聯(lián)科學(xué)家H.Γ.巴索夫于發(fā)明了半導(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)通常由P層、N層和形成雙異質(zhì)結(jié)的有源層構(gòu)成。其特點(diǎn)是：尺寸小，耦合效率高，響應(yīng)速度快，波長(zhǎng)和尺寸與光纖尺寸適配，可直接調(diào)制，相干性好。1960年在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室里由伊朗物理學(xué)家賈萬(wàn)制成的。1970年后，激光經(jīng)典、半經(jīng)典、量子理論形成。世界上第一臺(tái)激光器

1960年5月15日，美國(guó)加利福尼亞州休斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家梅曼宣布獲得了波長(zhǎng)為0.6943微米的激光，這是人類有史以來(lái)獲得的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個(gè)將激光引入實(shí)用領(lǐng)域的科學(xué)家。

中國(guó)第一臺(tái)激光器

1961年8月，中國(guó)第一臺(tái)激光器在中科院長(zhǎng)春光機(jī)所誕生。設(shè)計(jì)者有：王之江、王乃弘、杜繼祿等。1963年7月，鄧錫銘制造了第一臺(tái)氦氖激光器。隨后王乃弘制造了半導(dǎo)體激光器；劉頌豪制造了氟化鈣激光器；干福熹等制造了釹玻璃激光器。緒論一、激光的特性1.方向性好2.單色性好3.高亮度空間高度集中：亮度比太陽(yáng)表面高1010倍。時(shí)間高度集中：功率峰值為1012瓦(TW)。（高壓脈沖氙燈的亮度最高，與太陽(yáng)的亮度不相上下，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過(guò)氙燈的幾百億倍。）4.相干性好二、激光的應(yīng)用1.工業(yè)應(yīng)用精密測(cè)量（距離位移）激光加工（切割焊接打孔雕刻）光譜分析2.醫(yī)學(xué)應(yīng)用眼科普通外科牙科皮膚科3.軍事應(yīng)用激光測(cè)距激光偵察大氣激光通信激光制導(dǎo)核聚變激光武器的優(yōu)點(diǎn)1．無(wú)需進(jìn)行彈道計(jì)算2．無(wú)后座3．操作簡(jiǎn)便，機(jī)動(dòng)靈活，使用范圍廣4．無(wú)放射性污染，效費(fèi)比高

核聚變實(shí)驗(yàn)的六路真空靶室實(shí)驗(yàn)中采用大功率(1014KW)釹玻璃激光器4.日常應(yīng)用激光打印機(jī)電腦光驅(qū)CD/VCD條形碼掃描器激光防偽激光霓虹燈重慶觀音橋激光噴泉激光照在激光噴泉噴頭噴出的水膜上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上,形成斑斕奪目的奇異效果。5.通信領(lǐng)域的應(yīng)用（1）空間激光通信（2）光纖通信光纖的優(yōu)越性：?寬帶?不受電磁干擾?重量輕?低損耗光纖通信用光源：短距離通信用0.85um；長(zhǎng)距離通信用1.31um，1.55um光纖放大器：1.55um波段的摻鉺光纖放大器（EDFA）；1.31um的摻鐠光纖放大器（PDFA）；1.27～1.67um全光波段的拉曼放大器（RFA）1480nm和980nm波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器是EDFA的泵浦光源。(3)大屏幕顯示（LED顯示）

采用二極管泵浦的固體激光器，倍頻輸出紅綠藍(lán)三基色的激光全色顯示具有色彩十分豐富多彩，亮度高、清晰度高等優(yōu)點(diǎn)預(yù)計(jì)未來(lái)10年內(nèi)在計(jì)算機(jī)投影儀、大屏幕高清晰顯示和數(shù)字電視方面得到廣泛應(yīng)用。

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