讲座 -走进光源与光子世界

1、走进光源与光子世界光源-光子、地球生命的起源星系光源传统人造光源高科技光源生物光源光源：能自行发出光子的物体。光源分为天然光源和人造光源。光子，光量子的简称，传递电磁相互作用的基本粒子光子是电磁辐射的载体。光子有速度、能量、动量、质量，在真空中的传播速度是光速。来自宇宙的光子-浩瀚的遥远星系太阳光-地球生命的能量来源生物光子-徇丽多彩的海洋生物灯泡海鞘 虎耳菇 发光花生物光子-人工基因改造的植物生物光子-萤火虫生物光子-鱼类腺细胞的分泌液，含有磷脂荧光素，在催化剂荧光酶的作用下，与血液中的氧化合，发出荧光 美丽的光子世界美丽的微纳世界蝴蝶的美丽翅膀色彩斑斓的美丽大自然光子，我看到你了光子晶体固

2、态照明灯白炽灯节能灯 1879 爱迪生发明世界上第一支碳丝灯 1959 在白炽灯的基础上，卤素灯问世 1961 大场所，大面积照明的高压钠灯问世 1962 金属卤化物灯出现 1969 第一盏LED灯(红色)（开始只是作为指示照明） 1976 绿色LED灯 1983 荧光灯问世 1994 蓝色LED灯问世，给白光LED灯的出现奠定了基础 1999 白色LED灯 第一代电光源：白炽灯（卤钨灯）第二代电光源：荧光灯（日光灯、节能灯）第三代电光源：高强度气体放电灯（HID）第四代电光源：电光源固体发光光源气体放电发光光源热辐射光源电致发光光源辉光放电灯弧光放电灯白炽灯卤钨灯场致发光灯EL半导体发光二极

3、管LED氖灯霓虹灯低气压灯高气压灯荧光灯低压钠灯高压汞灯高压钠灯金属卤化物灯氙灯 寿命：1000-2000小时 显色性：Ra=99-100 白炽灯理论上的光效可达 53 lm/W，但可见辐射占能量的80:Ra80尺寸紧凑尺寸紧凑灯管内含汞，污染大。灯管为玻璃材质，易破碎。不易回收，回收价值低有频闪，对眼睛的伤害大。含紫外线和红外线辐射。 无极灯是Promise Light高频等离子体放电无极灯的简称，它是通过高频发生器的电磁场以感应的方式耦合到灯内，使灯泡内的气体雪崩电离，形成等离子体。等离子受激原子返回基态时辐射出紫外线。灯泡内壁的荧光粉受到紫外线激发产生可见光功率：功率：40-400W40

4、-400W光效光效: : 65-100 lm/W;寿命寿命: : 8000-80000小时;显色性显色性: Ra70-95;: Ra70-95;色温：色温：2700-6500K;2700-6500K;高效节能,发光效率高显色指数高，颜色不失真。宽电压工作，电压在185V- 255V可正常工作。 光衰小，20000小时后光通维持率可达80%。瞬时启动再启动时间均小于0.5秒。启动温度低，适应温度范围大，零下25度，均可正常启动和工作。散热性能不好， 电磁干扰性能差， 光源尺寸大，光源尺寸大，配套灯具不好找。 寿命：6000-24000小时 显色性：Ra=23-85发光效率高发光效率高寿命长寿命长

5、透雾性能好透雾性能好显色指数低启动慢： 启动稳定时间（4-8min) 再启动时间（10-15min)含汞，不环保 纳渗漏：纳渗漏将造成放电管电压高，但升到一定幅值后，整流器供给的电压不足以维持放电电弧，灯管将熄灭 寿命：6000-24000小时 显色性：Ra=20发光效率高发光效率高寿命长寿命长透雾性能好透雾性能好温升低、自身功耗小、耗温升低、自身功耗小、耗电少、电少、显色指数低启动慢： 启动稳定时间（4-8min) 再启动时间（10-15min)含汞，不环保 寿命：6000-10000小时 显色性：Ra=60-90启动的困难，需要较高的启动电压；色温漂移严重，点灯从启动到稳定要15min；光

6、效高（75-80lm/W）；显色性好（Ra70-80）；寿命长。高科技光源-电致发光光源 19161916年，爱因年，爱因斯坦提出了斯坦提出了“受激受激辐射辐射”的概念，奠的概念，奠定了激光的理论基定了激光的理论基础。础。 19581958年，贝尔实验室的年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。发展的基础。 激光的发展简史 这两次发明开创了传统的固体激这两次发明开创了传统的固体激器和气体激光器的时代，自此，激光器和气体激光器的时代，自此，激光走上了高速发展的道路。此后，半导走上了高速发展的道路。此后，半导体激光

7、器、染料激光器、自由电子激体激光器、染料激光器、自由电子激光器都在相应学科的支持下出现。特光器都在相应学科的支持下出现。特别是八十年代，随着光电子学和半导别是八十年代，随着光电子学和半导体技术的发展，光纤激光器和孤子激体技术的发展，光纤激光器和孤子激光器相继出现，将激光引入以光电子光器相继出现，将激光引入以光电子和微电子为主的信息时代。和微电子为主的信息时代。 19621962年，年，HeHeNeNe气体激光器在美气体激光器在美国贝尔实验室研制成功。国贝尔实验室研制成功。 19601960年，美国人梅曼年，美国人梅曼(T. H. Maiman)(T. H. Maiman)发明了世界上发明了世界

8、上第一台红宝石激光器。第一台红宝石激光器。 Maiman Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 表示表示“受激辐射的光放大受激辐射的光放大” 工作物质工作物质 ：实现粒子数反转实现粒子数反转激励源：激励源：使原子被激发使原子被激发 谐振腔：谐振腔：光放大作用光放大作用激光器的三要素固体、气体、液体和半导体固体、气体、液体和半导体光泵浦，电激励，化学激励，核泵浦光泵浦，电激励，化学激励，核泵浦一是全反射，另一是部分透射一是全反射，另一是部分透射激光器的工作原理 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数，就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发，就会迫使一个处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子，这两个光子又会引发其他原子受激辐射，这样就实现了光的放大；如果加上适当的谐振腔的反馈作用便形成光振荡，从而发射出激光。红、绿、蓝三种激光器五