激光检测课件

1第3讲激光检测技术

激光检测技术2目录六、激光检测技术应用

激光检测技术五、“激光革命”意义非凡一、激光的发展历史二、激光器的分类及特点三、激光产生机理四、激光的特性3一、激光的发展历史激光（Laser）的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文“LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。

1、‘激光’的来历

激光检测技术5

1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将内光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了“激光原理”，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943um的激光，这是人类获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。2、激光的发展历史

激光检测技术6

1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器诞生，梅曼的方案是利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，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，可使其达到比太阳表面还高的温度。

激光检测技术2、激光的发展历史梅曼和第一只激光器

我国于1961年研制出第一台激光器。7

激光检测技术激光器的种类很多，可分为固体、气体、液体、半导体等类型。（1）固体激光器一般小而坚固，脉冲辐射功率较高，应用范围较广泛。如红宝石激光器、钕玻璃激光器等

。二、激光器的分类及特点1、激光器的分类8

激光检测技术（2）半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单，特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长，能将电能直接转换为激光能，所以发展迅速。10（4）以液体染料为工作物质的染料激光器于1966年问世，广泛应用于各种科学研究领域。染料激光器也称为“液体激光器”。染料激光器的突出特点是波长连续可调。燃料激光器种类繁多，价格低廉，效率高，输出功率可与气体和固体激光器相媲美，应用于分光光谱、光化学、医疗和农业。染料激光的调谐范围为0.3～1.2微米，是应用最多的一种可调谐激光器。

激光检测技术（5）自由电子激光器这类激光器比其他类型更适于产生很大功率的辐射。它的工作机制与众不同，它从加速器中获得几千万伏高能调整电子束，经周期磁场，形成不同能态的能级，产生受激辐射。张世昌教授从事该方面研究。122、各类型激光器特点工作物质：固体，种类多，结构类似；特点：体积小而坚固、功率大：几十兆瓦常用：红宝石、掺钕的钇铝石榴石（YAG）、钕玻璃1.固体激光器

激光检测技术2.液体激光器工作物质：液体特点：激光波长连续可调、连续工作而不降低效率常用：有机液体染料、无机液体、螯合物激光器14最小能量定律：原子在正常分布状态下，总是处于稳定的低能级；无外界作用，长期保持稳定状态。（1）受激吸收受激吸收：原子受到外界光子作用，得到能量

，从低能级E1

跃迁到高能级E2

——

光子能量h——

普朗克常数，h=6.62310-34J.s——

光的频率

激光检测技术三、激光产生机理15处于高能级E2

的原子在外来光诱发下，跃迁到低能级E1而发光的过程。产生条件：外光电效应外来光频率=激发态原子固有频率（红限频率）受激辐射产生的光子与外来光子具有相同的频率、传播方向和偏振状态。——

同性质的光子受激辐射——光放大过程光被加强（2）受激辐射（3）粒子数反转介质中处于高能级的粒子比处于低能级的粒子数多——

通过受激吸收实现。

激光检测技术16（4）光学谐振腔两个平行对置的反射镜：全反射镜、半反半透镜受激辐射反复进行：雪崩式放大强大的受激辐射光——

激光（1）增益介质：形成粒子数反转状态（2）激励源：提供能量（3）光学谐振腔：受激辐射反复进行的场所激光形成的三个必备条件：受激辐射占优势，光放大大于光吸收增益介质：光传播，愈来愈强。

激光检测技术17（1）方向性好，亮度高发散角小：0.18

，比普通光和微波小2-3个数量级；立体角小：10-3rad，几公里外扩展范围几厘米；能量高度集中，亮度高，比同能量普通光源高几百万倍。如：红宝石激光器，产生几百万度的高温。（2）单色性好频宽窄，<普通光源的1/10——

最好的单色光普通光源：86Kr：=605.7nm，=0.00047nm

氦氖激光器：=632.8nm，=10-6nm

激光检测技术四、激光的特性18（3）相干性好受激辐射形成的激光：传播方向、振动方向、频率和相位完全一致

——激光具有优良的时间和空间相干性。相干性：两束光在相遇区域内产生的波相叠加，并形成较清晰的干涉图样或接收到稳定的拍频信号。时间相干性：同一光源在相干时间内的不同时刻发出的光，经过不同路程相遇而产生的干涉。空间相干性：同一时间由空间不同点发出的光的相干性。

激光检测技术20激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工，激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备。目前，激光技术已经融入我们的日常生活之中，如激光测距、激光钻孔和切割、地震监测、激光手术、激光唱头等。

激光检测技术2、激光与工业21激光加工：

金属板材切割、金属雕刻、水晶内雕、激光焊接、

激光打孔、金属和非金属打标。

激光检测技术金属板材切割非金属打标水晶内雕23

激光检测技术激光武器产生的独特烧蚀效应、激波效应和辐射效应，已被广泛运用于防空、反坦克、轰炸机等方面，并已显示了它的神威。地基反卫星激光武器激光战争激光武器3、激光与军事应用2421世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信。

激光检测技术4、激光通信法国卫星与飞机激光通信星间激光通信无线光通信（FreeSpaceOptical，FSO）26

激光检测技术2、激光烟尘检测仪粘性尘，高温气体或流速变化等大多数非理想条件，XM2FW320能够进行无滞后和高精度地测量。

应用：1、适用于工业过程中粉尘浓度的测量，采石场和煤磨工厂生产过程中的粉尘排放监控，生产车间厂房内粉尘负荷的监控。

2、适用于工厂生产中排放监控和监控除尘设备，同样可以应用于建材工业、冶金工业、食品工业和化学工业。27

激光检测技术3、便携式激光粒子计数器便携式激光尘埃粒子计数器能实时准确地测量所在环境的微粒数量和分布。基本原理是激光经尘埃粒子散射后,对光学传感器输出的脉冲信号进行数字信号处理。它可广泛应用于为各省市药检所、血液中心、防疫站、疾控中心、质量监督所等权威机构、电子行业、制药车间、半导体、光学或精密机械加工、塑胶、喷漆、医院、环保、检验所等生产企业和科研部门。深圳市赛纳威

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激光检测技术4、激光酒精检测仪ca2000韩国酒精检测仪ca2000韩国酒精检测仪ca2000韩国酒精检测仪30瑞士莱卡DISTO型号：DISTOA2、D3、A5、A6、A8价格：1千多～1万多

激光检测技术4、激光测距仪31DISTOA5测量精度：±1.5mm测量距离：0.05～200mDISTOA2测量精度：±1.5mm测量距离：0.05～60m

激光检测技术32测量精度：±1.5mm测量距离：0.05～200m新增功能：无线蓝牙传输功能DISTOA6DISTOA8测量精度：±1.5mm测量距离：0.05～200m创新科技：倾斜角度测量

3倍数码瞄准

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激光检测技术4、交叉激光水准仪

起初，该系列产品主要用于建筑装修、装潢领域，用于测房屋的长度，面积及体积，找地平、铺瓷砖、墙砖，厨卫安装、安装灯具、吊顶施工等。现在，越来越多的工业领域开始使用镭射激光，用于大型设备安装及设备维护时找平，找垂直，量距离等。该产品可提供水平及垂直两条激光线，形成十字激光，机器可在5°范围内自动调平，无需手动调平，超过自动调平范围激光会闪烁报警，防止出现精度不准的情况。十字激光精度高，广泛适用于室内装修，设备安装找平等。34

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激光检测技术5、旋转激光水准仪

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用途：该仪器主要用于对隧道断面的快速精确检测,特别在施工监测,竣工验收,质量控制等工作中能快速获得隧道断面数据。本仪器采用高精度的角度编码器和测距仪,使得仪器的基本性能有可靠保证。现场无须使用笔记本计算机,即可记录至少一百组断面数据。操作者可在回到办公室后,传如台式计算机,在专为本仪器所开发的软件上进行数据处理、绘图及报告等操作。6、激光隧道断面检测仪

激光检测技术37特点：一体化设计,体积小,重量轻,操作简便检测精度高,可靠性强;具备防潮、抗烟等特点全方位角度可手动调整或自动调整随意定位现场无须笔记本电脑;仅一个测头即可实现测量专用后处理软件功能强大,全中文界面精心设计的电池夹,可随意更换备用电池。检测半径0.