激光基础知识

1、整理ppt1激光基础知识激光基础知识整理ppt2主要内容主要内容 什么是激光什么是激光? 激光的发明和产生激光的发明和产生 激光的物理特性激光的物理特性 激光器的基本结构和分类激光器的基本结构和分类 激光的生物学特性激光的生物学特性整理ppt3x-rayscosmic raysMicrowavesTV and radiowaves190 - 390488 - 514532577-63075569410642940106002100整理ppt4整理ppt5 Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationL A S E R整理ppt6

2、激光的发明及发展激光的发明及发展 1916年年, 爱因斯坦的感应受激辐射理论爱因斯坦的感应受激辐射理论 1950年年, 光泵浦光泵浦 1951年年, 核自旋能级反转核自旋能级反转 1954年年, MASER(微波受激辐射放大器微波受激辐射放大器)的发明的发明,使科学家将概念引到光学领域使科学家将概念引到光学领域. 1958年年, H.汤斯汤斯(美美)和和N.G.巴索夫巴索夫(俄俄)引入激光引入激光(LASER)的概念的概念 1960年年, 第一台激光器第一台激光器(红宝石红宝石-掺铬氧化铝晶掺铬氧化铝晶体体)问世问世(美国休斯公司美国休斯公司,T.H.Maiman博士研制博士研制成功成功)整理

3、ppt7 1962年年,He-Ne激光器（激光器（632.8nm) 1964年年,CO2激光器激光器(10.6m) 1970年准分子激光器年准分子激光器(Xe176nm)整理ppt8 单色性单色性 好好谱线宽度谱线宽度 几个几个nmnm 方向性方向性 强强 几个毫弧度立体角几个毫弧度立体角 亮度亮度极高极高高出太阳高出太阳7-147-14个量个量级级 相干性相干性 好好整理ppt9激光的单色性激光的单色性激光的发光机制和激光的发光机制和谐振腔结构谐振腔结构粒子数反转粒子数反转只有特定波长满足干涉只有特定波长满足干涉加强条件加强条件,形成有效振荡形成有效振荡气体最好气体最好,固体次之固体次之,半

4、导体激光器最差半导体激光器最差整理ppt10激光的方向性激光的方向性 激光与激发它的光波方向相同激光与激发它的光波方向相同 谐振腔只准沿轴向传播的光振荡谐振腔只准沿轴向传播的光振荡整理ppt11激光的高亮度和强度激光的高亮度和强度亮度亮度- 单位面积单位立体角内传出去的功率单位面积单位立体角内传出去的功率 发光在输出端面发光在输出端面,发光面积小发光面积小 方向性好方向性好,即发散角小即发散角小 发光时间短发光时间短,Q-开关技术为开关技术为ns级级,锁模技术为锁模技术为ps和和fs级级强度强度-被照射表面激光的强弱被照射表面激光的强弱 可以用透镜来增大可以用透镜来增大整理ppt12激光的相干

5、性激光的相干性 激光是同相位的光激光是同相位的光,光的相位间有一定的光的相位间有一定的规律性规律性 相干的程度叫做相干性相干的程度叫做相干性整理ppt13激光器的基本结构激光器的基本结构 激光全反射镜 半反射镜 谐振腔泵浦源激光工作物质整理ppt14谐振腔全反镜全反镜泵浦源泵浦源半反镜半反镜激光激光介质整理ppt15激光的分类激光的分类 按激光介质分类：按激光介质分类： 固体激光固体激光( (Ho:YAGHo:YAG, , Nd:YAGNd:YAG, , Er:YAGEr:YAG, Alexandrite), Alexandrite) 半导体泵浦固体激光半导体泵浦固体激光( (泵浦源为泵浦源为

6、LD)LD) 气体激光气体激光(Ar(Ar+ +,Kr,Kr+ +,CO,CO2 2,ExcimerLaser,He-Ne),ExcimerLaser,He-Ne) 液体激光液体激光( (染料激光染料激光) ) 半导体激光半导体激光(LD(LD，Laser Diode)Laser Diode) 整理ppt16按激光的工作方式分类：按激光的工作方式分类：连续激光器连续激光器 (连续输出连续输出)脉冲激光器脉冲激光器 (连续输出时间连续输出时间0.25s)整理ppt17Continuous WaveTimePowerTimePowerQ-SwitchUltraPulseLongPulsePower

7、激光的模式激光的模式PowerQ Switched整理ppt18什么是开关什么是开关? 代表激光器共振腔的品质因子代表激光器共振腔的品质因子. 值越高值越高,表示共振腔的损耗越小表示共振腔的损耗越小. Q开关是插入共振腔的一个开关器件开关是插入共振腔的一个开关器件.当当工作物质正被泵浦时工作物质正被泵浦时,Q开关处于关断状开关处于关断状态态,亚稳态聚积的粒子越来越多亚稳态聚积的粒子越来越多,直到聚积直到聚积到很高时到很高时,将将Q开关打开开关打开,所有粒子一齐跃所有粒子一齐跃迁到终态迁到终态,产生一个巨大的光脉冲产生一个巨大的光脉冲. 脉宽脉宽“1100ns”整理ppt19什么是锁模？什么是锁

8、模？ 在自由运转的激光器中在自由运转的激光器中, 各种模式的振荡之间各种模式的振荡之间没有固定的振幅和相位没有固定的振幅和相位, 输出是许多杂乱无章输出是许多杂乱无章的尖峰叠加而成的尖峰叠加而成, 功率是按时间统计的平均值功率是按时间统计的平均值. 锁模激光是迫使各种振荡模式保持固定的相位锁模激光是迫使各种振荡模式保持固定的相位关系关系, 改善激光输出的相干程度，使振荡时间改善激光输出的相干程度，使振荡时间关系确定关系确定, 输出超短脉冲输出超短脉冲. 脉宽脉宽100ps，数十微微秒以下而峰值功率极高，数十微微秒以下而峰值功率极高的极窄脉冲的极窄脉冲整理ppt20激光的单位激光的单位1 joule = 0.24 caloriewatt = joule secondPower = energy second整理ppt21波长的单位波长的单位The metric systemmeter is the basic unitmilli = one thousandth (10-3)micro = one millionth (10-6)nano = one billionth (10-9)1 nanometer (nm)