激光原理及应用论文

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班级：测控09级2班姓名：赵虹兵学号：090030207

过程。为了简化问题，我们只考虑原子的两个能级1E和2E，处于两个能级的原子数密度分离为1n和2n，如图2-1所示。构成黑体物质

原子中的辐射场能量密度为ρ，并有21EEhν-=。

（Ⅰ）、自发辐射

处于高能级2E的一个原子自发地向低能级1E跃迁，并放射一个

能量为hν的光子，这种过程称为自发跃迁过程，如图2-2所示。

（Ⅱ）、受激辐射

处于高能级2E的原子在满足21()EEhν=-的辐射场作用下，跃迁

至低能级1E并辐射出一个能量为hν且与入射光子全同光子，如图2-

3所示。受激辐射跃迁发出的光波称为受激辐射。

（Ⅲ）、受激汲取

受激辐射的反过程就是受激汲取。处于低能级1E的一个原子，

在频率为ν的辐射场作用下汲取一个能量为hν的光子，并跃迁至高能级2E，这种过程称为受激汲取，如图2-4所示。

受激辐射和自发辐射的重要区分在于相干性。自发辐射是不相干的；受激辐射是相干的

图2-3原子受激辐射

2.2、激光产生的基本原理和办法

2.2.1光学谐振腔及其选模和反馈作用

由受激辐射和自发辐射相干性可知，相干辐射的光子简并度很大。一般光源在红外和可见光波段实际上是非相干光源。假如能够制造这样一种状况：使得腔内某一特定模式的

ρ很大，而其他全部

ν

模式的都很小，就能够在这一特定模式内形成很高的光子简并度。也就是说，使相干的受激辐射光子集中在某一特定模式内，而不是平均分配在全部模式中。激光器就是采纳各种技术措施削减腔内光场模式数、使介质的受激辐射恒大于受激汲取等来提高光子简并度，从而达到产生激光的目的。

光腔的反馈作用——光放大器在许多大功率装置中广泛地用来把弱的激光束逐级放大，但在光放大的同时通常还存在着光的损耗，按照讨论光强达到稳定的极限值只与放大器本身的参数有关，而与初始光强无关。特殊是，不管初始光强多么弱，只要放大器足够长，就总能形成确定大小的光强稳定极限值，而实际上，既不需要给激活物质输入一个弱光信号，也不需要真正把激活物质的长度无限增强，而只要在具有一定长度的光放大器两端放置前述的光学谐振腔。这样，沿轴向传扬的光波模在两反射镜间来回传扬，就等于增强放大器长度。这种作用称为光学谐振腔的反馈作用。

2.2.2光的受激辐射放大条件

实现光放大的两个条件：①激励能源——把介质中的粒子不断地由低能级抽运到高能级去；②增益介质——能在外界激励能源的作用下形成粒子数密度反转分布状态。

2.2.3产生激光的基本条件及激光器的组成部分

产生激光的基本条件是：①能在外界激励能源的作用下形成粒子数密度反转分布状态的增益介质；②要使受激放射光强超过受激吸

收，必需实现粒子数反转2

21

10

g

nn

g

->（办法是利用外界激励能源把大量粒子激励到高能级。）；③要使受激放射光强超过自发放射，必需提高光子简并度n（办法：利用光学谐振腔造成强辐射场，以提高腔内光场的相干性。）。

激光器的组成部分及其作用：一个激光器应包含泵浦源、光放大器和光学谐振腔三部分。其作用分离是使激光物质成为激活物质、对弱光信号举行放大、模式挑选和提供轴向光波模的反馈。

三：激光技术的应用激光自其出生之日来，已对人类生活产生了巨大影响。其应用已渗入到人类生活的每个方面。比如监测,检测,创造业,医学,航天等等。因为激光应用的广泛性，这里我只能从广面上略微介绍下其应用。

3.1激光技术在监测方面的一些应用

3.1.1三维激光扫描技术在地形测绘的应用

三维激光扫描仪用于边坡三维外形的猎取、加固计划设计、边坡灾难对策及平安检测等，都具有独到得方边便性及先进性。测量设站灵便便利，测量效率高，猎取的数据直接可以举行处理以得到基础信息和分析结果。在地形测绘中，三维激光扫描仪及后处理软件，只经过容易的几个步骤就可以轻松猎取高比例尺的地形图。3.1.2激光雷达技术在大气环境监测中的应用

用于探测大气气溶胶和云的激光雷达技术主要是米散射探测技术,使用这种技术的激光雷达被称为米散射激光雷达。激光雷达是一种重要的大气环境探测手段,因为其具有时空辨别率高、探测敏捷度高和抗干扰能力强等优点,因此,利用激光雷达对大气举行监测,收集、分析数据,建立大气环境预测理论模型,将为讨论气候变化和寻求治理环境的新途径提供科学的依据。

3.2激光技术检测方面的应用

因为激光技术的精确性，在我们生活中的的一些检测越来越多都用到激光检测，既便利又平安精确。如激光散斑技术在农产品检测中的应用，随着人们生活水平的提高，农产品检测技术越来越受到人们的重视，进展新颖的农产品迅速检测技术是提高农产品市场竞争力、增强农夫收入的有效措施。激光散斑技术敏捷度高，操作容易，作为一种新颖的无损迅速检测技术已经历到越来越多的关注。

3.3激光技术在创造业得应用

随着激光创造技术的迅速进展，激光技术已经在工业领域得到广泛的应用。

利用激光来焊接金属材料有许多优越性:便利快捷、焊缝小、焊接影响区域小，对原材料性质和形态的转变均很小;易于实现数控，可以焊接外形特别的工件;激光能量集中、作用时光短，可以焊接薄板、金属丝等传统焊接工艺难以加工的材料以及精密、极小、罗列密集、受热敏感的材料等等。

激光加工技术具有无接触、不需要工模具、清洁、效率较高、便于采取数控、可举行特别加工等优点,在切割、焊接、表面熔覆与合金化、表面热处理、新材料制备等方面得到了广泛应用。

3.4激光技术在医学上应用

激光医学在临床上的应用主要分为三大部分,包括:①激光在基础医学讨论中的应用,主要是通过激光与人体器官组织、细胞和生物分子的互相作用来讨论激光的生物效应。②激光诊断,是以激光作为信息载体,利用激光单色性好的特点,对组织病理形态、病理状况下的功能及找出某些致病因素等方面举行光谱分析。③激光治疗,是以激光作为能量载体,利用激光对组织的生物学效应举行治疗,多年来,激光技术已成为临床治疗的有效手段,也成为进展医学诊断的关键技术，包括：弱激光治疗，高强度激光手术，激光动力学疗法(光化学疗法)，激光诊断。

3.5激光技术在航天上的应用

航天技术作为一门综合性科学技术，是现代科学技术高度的综合集成。激光焊接技术作为一项先进创造技术，对航天技术的进展起到了重要作用。如航天电源衔接器和传感器的焊接、

航空发动机的焊接、飞机客体的焊接等。随着激光器讨论的深化和大功率激光器的产品化，激光焊接技术向大厚板、高适应性、高效率和低成本方向进展，同时，随着新材料、新结构的浮现，激光焊接技术将逐步替代一些传统的焊接工艺，在航天领域中占领重要地位。

总结：激光技术作为一种新的科学技术有着广大的应用前景。迅速、精准是其最大的优势，激光不仅能够在精密仪器上打标，还可以对地毯等迅速的切割。激光机在现代的工业事业上功不行没。推动工业的迅速进展。激光走进了人们的