激光基礎(chǔ)知識課件

激光基礎(chǔ)知識激光基礎(chǔ)知識1主要內(nèi)容什么是激光?激光的發(fā)明和產(chǎn)生激光的物理特性激光器的基本結(jié)構(gòu)和分類激光的生物學(xué)特性主要內(nèi)容什么是激光?2光

譜

圖x-rayscosmicraysMicrowavesTVandradiowavesExcimerArgonKTPDyeRubyAlexandriteNd:YAGEr:YAGCO2190-390488-514532577-6307556941064294010600UVVisibleLightInfraredLight400nm700nmHolmium2100光譜圖x-raysMicrowavesExcimerAr3什么是激光？什么是激光？4LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation激光…LASERLight激光…LASER5激光的發(fā)明及發(fā)展1916年,愛因斯坦的感應(yīng)受激輻射理論1950年,光泵浦1951年,核自旋能級反轉(zhuǎn)1954年,MASER(微波受激輻射放大器)的發(fā)明,使科學(xué)家將概念引到光學(xué)領(lǐng)域.1958年,H.湯斯(美)和N.G.巴索夫(俄)引入激光(LASER)的概念1960年,第一臺激光器(紅寶石--摻鉻氧化鋁晶體)問世(美國休斯公司,T.H.Maiman博士研制成功)激光的發(fā)明及發(fā)展1916年,愛因斯坦的感應(yīng)受激輻射理論61962年,He-Ne激光器（632.8nm)1964年,CO2激光器(10.6μm)1970年準分子激光器(Xe176nm)1962年,He-Ne激光器（632.8nm)7激光的物理特性

單色性 好譜線寬度<幾個nm方向性 強<幾個毫弧度立體角亮度 極高高出太陽7-14個量級相干性 好激光的物理特性 單色性 好8激光的單色性 激光的發(fā)光機制和 諧振腔結(jié)構(gòu)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)只有特定波長滿足干涉 加強條件,形成有效振蕩氣體最好,固體次之,半導(dǎo)體激光器最差激光的單色性 激光的發(fā)光機制和9激光的方向性激光與激發(fā)它的光波方向相同諧振腔只準沿軸向傳播的光振蕩激光的方向性10激光的高亮度和強度亮度-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)光面積小方向性好,即發(fā)散角小發(fā)光時間短,Q-開關(guān)技術(shù)為ns級,鎖模技術(shù)為ps和fs級強度-被照射表面激光的強弱可以用透鏡來增大激光的高亮度和強度亮度-單位面積單位立體角內(nèi)傳出去的功率11激光的相干性激光是同相位的光,光的相位間有一定的規(guī)律性相干的程度叫做相干性激光的相干性12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)激光器的基本結(jié)構(gòu)泵浦源激光工作物質(zhì)13激光器的結(jié)構(gòu)諧振腔全反鏡泵浦源半反鏡激光激光介質(zhì)激光器的結(jié)構(gòu)諧振腔全反鏡泵浦源半反鏡激光激光介質(zhì)14激光的分類

按激光介質(zhì)分類：固體激光(Ho:YAG,Nd:YAG,Er:YAG,Alexandrite)半導(dǎo)體泵浦固體激光(泵浦源為LD)氣體激光(Ar+,Kr+,CO2,ExcimerLaser,He-Ne)

液體激光(染料激光)半導(dǎo)體激光(LD，LaserDiode)

激光的分類 按激光介質(zhì)分類：15按激光的工作方式分類： －連續(xù)激光器(連續(xù)輸出) －脈沖激光器(連續(xù)輸出時間＜0.25s)按激光的工作方式分類：16ContinuousWaveTimePowerTimePowerQ-SwitchUltraPulseLongPulsePower激光的模式PowerQSwitchedContinuousWaveTimePowerTimePo17什么是Ｑ開關(guān)?Ｑ－代表激光器共振腔的品質(zhì)因子. Ｑ值越高,表示共振腔的損耗越小.Q開關(guān)是插入共振腔的一個開關(guān)器件.當工作物質(zhì)正被泵浦時,Q開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài),亞穩(wěn)態(tài)聚積的粒子越來越多,直到聚積到很高時,將Q開關(guān)打開,所有粒子一齊躍遷到終態(tài),產(chǎn)生一個巨大的光脈沖.脈寬“1—100ns”什么是Ｑ開關(guān)?Ｑ－代表激光器共振腔的品質(zhì)因子. Ｑ值越18什么是鎖模？在自由運轉(zhuǎn)的激光器中,各種模式的振蕩之間沒有固定的振幅和相位,輸出是許多雜亂無章的尖峰疊加而成,功率是按時間統(tǒng)計的平均值.鎖模激光是迫使各種振蕩模式保持固定的相位關(guān)系,改善激光輸出的相干程度，使振蕩時間關(guān)系確定,輸出超短脈沖.脈寬<100ps，數(shù)十微微秒以下而峰值功率極高的極窄脈沖什么是鎖模？在自由運轉(zhuǎn)的激光器中,各種模式的振蕩之間沒有19激光的單位1joule=0.24caloriewatt=joule／secondPower=energy／second激光的單位1joule=0.24calorie20波長的單位Themetricsystem—meteristhebasicunitmilli=onethousandth(10-3)micro=onemillionth(10-6)nano=onebillionth(10-9)1nanometer(nm)=1/1,000,000,000meter1000nm =1micrometer(μm)=1“micron”波長的單位Th