关于激光器及其产生的几点思考

1、激光器及其产生的几点思考 05101090 党青亮*激光器的思考*激光器的历史*激光器的特点*激光器的组成一.定义：激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。二激光器为何这般牛激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和射线）的能力。 电子学 人类社会发展的基石？ 载波是指被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。 载波信号，就是把普通信号（声音、图象）加载到一定频率的高频信号上，在没有加载普通信号的高频信号时，高频信号的波幅是固定

2、的，加载之后波幅就随着普通信号的变化而变化（调幅），还可以调相，调频。 载波魔术三 激 光 器 组 成工作物质 用来实现粒子数反转并产生光的 受激辐射放大作用的物质体系. 能级结构&跃迁特性 亚稳态能级光学共振腔光学共振腔 多次往返以形成相干的持续振荡 选模：方向和频率限制激励激励抽运抽运系统系统 光学激励(光泵) 气体放电激励 化学激励 核能激励*激光器的思考*激光器的历史*激光器的特点*激光器的组成四激光器这孩子的成长史萌芽篇 1917 Einstein的理论预言：光子和原子相互作用包的理论预言：光子和原子相互作用包含三种过程含三种过程:自发辐射、受激吸收和受激辐射（预自发辐射、受激吸收和

3、受激辐射（预示了有可能利用示了有可能利用受激发射实现光放大（受激发射实现光放大（Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationLASER ） 1893 1893 在波尔多一所中学任教的物理教师布卢什在波尔多一所中学任教的物理教师布卢什这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光激光器这孩子的成长史萌芽篇激光器这孩子的成长史发展篇量子力学量子力学的建立和发展使人们对物质的微的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识，微观结构及运动规律有了更深入的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问观粒子的能级分布、跃迁和光子辐

4、射等问题也得到了更有力的证明，这也在客观上题也得到了更有力的证明，这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为激光器的产生进一步奠定了理论基础。激光器的产生进一步奠定了理论基础。2020世纪世纪4040年代末，量子电子学诞生后，被很年代末，量子电子学诞生后，被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用，并研制出许多相应的器件。这的相互作用，并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。发明创造了条件。激光器这孩子的成长史发展篇1951年，

5、美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转，并获得了每秒50千赫的受激辐射。然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。稍后美国物理学家查尔斯汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。激光器这孩子的成长史1954 汤斯汤斯(Townes)、巴索夫、巴索夫(Basov)、普洛霍、普洛霍洛夫洛夫(Prokhorov) 利用原子、分子的受激辐射来利用原子、分子的受激辐射来放大电磁波的新概念，实现氨分子微波量子振放大电磁波的新概念，实现氨分子微波量子振荡器荡器(Maser)-

6、量子电子学量子电子学汤斯等人研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性能优异的光源。发展篇激光器这孩子的成长史19581958年，汤斯与姐夫阿瑟年，汤斯与姐夫阿瑟肖洛将微波激射器与肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。性、方向性、线宽和噪音等性质。同期，巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案。此后，世界上许多实验室

7、都被卷入了一场激烈的研制竞赛，看谁能成功制造并运转世界上第一台激光器。发展篇激光器这孩子的成长史1960.05.17，美国物理学家西奥多梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度。成长篇激光器这孩子的成长史 1961 He-Ne激光器、第一台调激光器、第一台调Q激光器、钕玻璃激光器激光器、钕玻璃激光器 1962 砷化镓（砷化镓（GaAs）半导体激光器）半导体激光器 1963 激光器的半经典理论激光器的半经典理论 1964 氩离子（

8、氩离子（ Ar+）激光器、二氧化碳激光器、掺钕）激光器、二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石（钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器）激光器 1965 铌酸锂光参量振荡器铌酸锂光参量振荡器 1966 固体锁模激光器、染料激光器固体锁模激光器、染料激光器 1970 准分子激光器准分子激光器 1977 红外波段的自由电子激光器红外波段的自由电子激光器成长篇激光器这孩子的成长史 半导体泵浦固体激光器半导体泵浦固体激光器 光纤激光器光纤激光器 单频激光器单频激光器成长篇 ？*激光器的思考*激光器的历史*激光器的特点*激光器的组成五 激 光 器 特 点高 瞬 时 性高 方 向 性五 激 光 器 特 点五 激 光 器 特 点高单色性*激光器的思考*激光器的历史*激光器的特点*激光器的组成 上帝上帝 门门 窗户窗户 薪火相传薪火相传 系统工程系统工程 系统工程系统工程1893191719581960今天？ 爱因斯坦爱因斯坦要记住，你们在学校里所学到的那些奇妙的东西，都是多少代人的工作成绩，都是由世界上各个国家里的热忱的努力和无尽的劳动所产生的。这一切都作为遗产交到你们手里，使你们可以领受它，尊重它，增进它，并且有朝一日又忠实地转交给你们的孩子们。这样。我们