激光原理与技术第一讲

激光原理与技术第一讲

激光原理及应用主讲老师：刘锋 办公室：数理学院325室 联系方式：64322078 Email: fliu@http://doc.guandang.net1

激光原理与技术第一讲

学习目的与具体要求目的：掌握激光原理和激光技术有关知识，学习 理论结合实际应用高技术的某些方法。 独立完成课后作业、闭卷考查。 平时成绩30%, 考试成绩70%。

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普通光源普通光源是光的自发辐射。

特点：多波长、任意方向、 不相干。普通光源向四面八方辐射, 光线分散到4p球面度的立体 角内.

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激光激光：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Laser)。 激光是光的受激辐射。

激光的特点：单色性好,方 向性好；相干性好；亮度高.基本沿某一条直线传播,通 常发散角限制在10-6球面度 量级的立体角内.

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激光辐射跃迁： 受激吸收； 自发辐射； 受激辐射

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激光

粒子数反转

激光原理就是要研究光 的受激辐射是如何在激 光器内产生并占主导地 位而抑制自发辐射！

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激光技术发展简史之一理论基础： 爱因斯坦的光子学说 (1905); 波粒二象性(1909) 辐射理论(1917):提出 了受激辐射的概念，预 测到光可以产生受激辐 射放大。Einstein7

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激光技术发展简史之一理论基础： R.C.Tolman指出： 具有粒子数反转的介 质具有光学增益(产 生激光的基本条件之 一)(1924)。

Tolman8

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激光技术发展简史之一实验基础：

Prokhorov和 H.Townes分别 独立报导了第一 个微波受激辐射 放大器(Maser) (1953)

Prokhorov

Townes

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激光技术发展简史之一1958年Townes和 Schawlow抛弃了尺度必 须和波长可比拟的封闭 式谐振腔的老思路，提 出利用尺度远大于波长 的开放式光谐振腔实现 Laser的新想。 Schawlow

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激光技术发展简史之一美国休斯公司实验室一位从事 红宝石荧光研究的年轻人梅曼 在1960.5.16利用红宝石棒首 次观察到激光；

梅曼在7月7日正式演示了世 界第一台红宝石固态激光器；他在Nature(8月16日)发表了 一个简短的通知。

Maiman11

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激光技术发展简史之一

Maiman的第一台激光器12

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中国第一台激光器(1961)

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激光技术发展简史之二各种激光器的开发:

工作物质：固体，气体，染料，化学，离子，原 子，半导体，X射线 输出功率：大功率，低功率工作方式：短脉冲，脉冲，超短脉冲，连续 输出稳定性：稳频率，稳功率，稳方向

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我国激光器研究情况激光器的第一台 红宝石激光器(我国第一台) He-Ne激光器 掺钕玻璃激光器 GaAs同质结半导体激光器 CO2分子激光器 研制成功时间 1961年11月 1963年7月 1963年6月 1963年12月 1965年9月 研 制 人 邓锡铭、 王之江 邓锡铭等 干福熹 王守武 王润文等

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激光技术发展简史之三激光

应用技术 信息技术方面的应用：光通讯，光存储，光放大，光计算， 光隔离器 检测技术方面的应用：测长，测距，测速，测角，测三维 形状 激光加工：焊接，打孔，切割，热处理，快速成型 医学应用：外科手术，激光幅照(皮肤科、妇产科),眼 科手术，激光血照仪，视光学测量 科学研究方面的应用：激光核聚变，重力场测量，激光光 谱，激光对生物组织的作用，激光制冷，激光诱导化学过 程等等16