激光原理与技术【理学】-课件

第二章激光原理1ppt课件2“LASER”standsforLightAmplificationbytheStimulatedEmissionofRadiation利用受激辐射实现光放大！！Theword‘laser’hasbeengenerallyacceptedsinceabout19652ppt课件内容提要

一、引言

二、激光器的物理原理三、激光的特性3ppt课件一.

引言

历史回顾该领域的有关诺贝尔奖4ppt课件爱因斯坦于1917年提出受激辐射概念．1958年，美国两位微波领域的科学家发表论文《红外与光学激射器》，开辟了崭新的激光研究领域．苏联科学家《实现三能级粒子数反转和半导体激光器建议》论文．1960，美国科学家梅曼制造第一台红宝石激光器．历史回顾AlbertEinstein5ppt课件(first)Rubylaser,T.H.Maiman,July,1960,attheHughesResearchLaboratories，λ：694.3nm6ppt课件1961年8月，中国第一台红宝石激光器问世，中科院长春光学精密机械研究所研制成功。1964年：钱学森命名Laser为激光。7ppt课件该领域的有关诺贝尔奖1954年，美国的汤斯(CharlesH.Towns)、苏联的巴索夫(NikolaiG.Basov)和普洛霍洛夫(AleksanderM.Prokhorov)第一次实现了氨分子微波量子振荡器(Maser),抛弃了利用自由电子与电磁场的相互作用实现电磁波的放大和振荡，利用原子或分子中的束缚电子与电磁场的相互作用来放大电磁波。1964:Towns,Basov,Prokhorov：

微波激射器和激光器的发明8ppt课件该领域的有关诺贝尔奖1971:DennisGabor,激光全息术1981:洛.布隆姆贝根,激光光谱学9ppt课件该领域的有关诺贝尔奖1997:朱棣文、科昂-塔努吉（CloderCohenTanuky、菲利普斯（Felipus，William）

激光冷却和陷俘原子10ppt课件该领域的有关诺贝尔奖2005：罗伊·格劳伯，对光学相干的量子理论的贡献约翰·霍尔、奥多尔·汉斯：基于激光的精密光谱学研究11ppt课件二.激光器的原理

激光器组成结构

激光特性

基本概念

形成稳定激光振荡的条件12ppt课件1.能级2.受激吸收3.自发辐射4.受激辐射

5.粒子数反转基本概念13ppt课件

基态激发态电子只能处于分立的能级，电磁辐射与物质的相互作用将导致物质中电子能级的变化，当吸收或辐射能量时，可在特定的能级间跃迁；该能量为这两个能级的能量差，并该能量差唯一地决定了电磁辐射的频率：

∆E=E2-E1=hv

1.能级1）能级是离散的；2）能级间跃迁是由电磁辐射造成的；3）电磁辐射的频率取决于能级差14ppt课件光和物质相互作用的三种形式15ppt课件在没有外界作用的情况下，原子从高能级E2向低能级E1的跃迁方式有两种：无辐射跃迁和自发辐射跃迁。自发辐射跃迁示意图

原子的自发辐射只与原子本身的性质有关，与外界辐射场无关

自发辐射的随机性，自发辐射光的相位、偏振态和传播方向杂乱无章

发出的光的单色性、定向性很差，没有确定的偏振状态。特点

2.光的自发辐射16ppt课件受激吸收跃迁示意图入射光当原子系统受到外来的能量为hv21的光子作用下，如果hv21＝E2－

E1，则处于低能级E1上的原子由于吸收一个能量为hv21的光子而受到激发，跃迁到高能级E2上去的过程。原子的受激吸收几率与外界辐射场的频率有关特点

3.光的受激吸收17ppt课件光的受激辐射：当原子受外来的能量为hv21的光子激励下，从高能级E2跃迁到低能级E1，原子发射一个与外来光子一模一样的光子的过程。受激辐射跃迁示意图入射光受激辐射光入射光受激辐射产生的光子与原来的光子具有完全相同的状态。受激辐射而得到的光是相干光。特点

4.光的受激辐射18ppt课件通过受激辐射，可以实现同态光子数放大从而得到相干光。激光器发光，正是利用受激辐射的上述特点。19ppt课件光的受激辐射和自发辐射的区别：

原子受激辐射的光与外来的引起受激辐射的光有相同的频率、位相、偏振及传播方向。20ppt课件普通灯光与激光的比较21ppt课件

5.粒子数反转状态光与物质相互作用共有三种形式，如何让受激辐射占据主导地位呢？22ppt课件如何实现粒子数反转-----泵浦光泵浦---红宝石激光器电泵浦---半导体激光器热能泵浦---气动CO2激光器化学泵浦---氟化氢/氘激光器23ppt课件例：红宝石激光器的工作原理24ppt课件光如何放大---谐振腔25ppt课件1.工作物质2.谐振腔3.泵浦源激光器的组成结构26ppt课件工作物质全反射镜对激光100%反射部分反射镜有小部分激光透射泵浦光输出激光1.谐振腔的结构与作用27ppt课件放大——使某一频率的光多次往返传播,激励处于反转状态的工作物质,造成连锁反应,以实现光放大.选向——将传播方向偏离光轴方向太多的光子淘汰掉,使得到的激光是一束方向性很好的光.选频——反射镜镀上多层膜,使反射最强,形成稳定振荡并不断加强,得到单色性好的激光谐振腔的作用:28ppt课件2.泵浦机制29ppt课件固体激光器：红宝石激光，钛宝石激光，铷玻璃激光液体激光器：染料激光器(可见光区宽范围可调谐)气体激光器：He-Ne激光器，CO2激光器半导体激光器：GaAs,AlGaAs,InGaAs（红外局部可调谐）光纤激光器:掺稀土光纤自由电子激光器：相对论电子X射线激光器：类氦离子，类锂离子3.激光器工作物质及其分类30ppt课件常见的激光器及其激光波长31ppt课件激光工作物质：有提供放大作用的增益介质作激光工作物质；激励源：外界激励源作用使上下能级之间产生粒子数反转；

（形成激光的内部条件）激光谐振腔：使受激辐射的光能够在谐振腔内维持振荡。

（形成激光的外部条件）形成稳定激光振荡的条