激光原理簡要講解

學(xué)號：20235229025報告人：朱兆雨激光原理簡介日期：2023.6.1201激光開展歷史02激光器根本原理03激光器的應(yīng)用及前景主要內(nèi)容LASER(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation)——輻射的受激發(fā)射的光放大激光是20世紀(jì)的四項重大的創(chuàng)造之一激光開展歷史C.H.TownesA.M.Prokhorov

N.G.Basov湯斯1954年在量子電子學(xué)研究中實現(xiàn)了氨分子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，研制了微波激射器和激光器；普羅霍洛夫和巴索夫1958年幾乎同時在量子電子學(xué)的根底研究中，根據(jù)微波激射器和激光器原理研制了振蕩器和放大器。以上工作導(dǎo)致了激光器的創(chuàng)造。TheNobelPrizeinPhysics19641、激光創(chuàng)造理論根底可以追溯到1917年，著名的物理學(xué)家愛因斯坦在研究光輻射與原子相互作用的時候發(fā)現(xiàn)，除了受激吸收和自發(fā)輻射躍遷過程外，還存在受激輻射躍遷過程。2、1960年7月，世界第一臺紅寶石固態(tài)激光器問世，標(biāo)志了激光技術(shù)的誕生。3、1961年2月〔A.Javan〕研制成了He—Ne混合氣體激光器1962年，美國三個研究小組幾乎同時分別發(fā)布砷化鎵〔GaAs〕半導(dǎo)體激光器運(yùn)轉(zhuǎn)的報道。4、僅1961—1962年間世界各國發(fā)表的激光方面的論文達(dá)200篇以上。5、1963年建立了激光的半經(jīng)典理論。對激光的頻率特性和功率特性進(jìn)行了比較完善的探討。激光開展歷史5、1965年實現(xiàn)了鈮酸鋰光學(xué)參量振蕩器，借助半經(jīng)典理論預(yù)言了鎖模效應(yīng)的存在。6、1966年研制成了固體鎖模激光器獲得了超短脈沖。7、1967年研制成了Ｘ射線激光器。8、1970年研制成了準(zhǔn)分子激光器。9、1977年研制成了紅外波段的自由電子激光器〔FEL〕10、1984年研制出光孤子激光器〔SL〕11、1961年8月，中國第一臺紅寶石激光器問世。中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所研制成功。12、1987年6月，1012W的大功率脈沖激光系統(tǒng)——神光裝置，在中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研制成功。神光I、神光II、神光III激光開展歷史1986神光I裝置的兩路激光系統(tǒng)激光開展歷史產(chǎn)生激光的必要條件1.實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)２.使原子被激發(fā)３.要實現(xiàn)光放大——工作物質(zhì)

——光學(xué)諧振腔——鼓勵能源激光構(gòu)造三要素

激光器根本原理鼓勵能源增益介質(zhì)諧振腔全反射鏡局部反射鏡(99)諧振腔，增益介質(zhì)，鼓勵能源。1.根本構(gòu)成局部2.激光的形成光束在諧振腔內(nèi)來回振蕩，在增益介質(zhì)中的傳播使光得以放大，并輸出激光。激光器根本原理〔一〕自發(fā)輻射受激輻射1、自發(fā)輻射

原子在沒有外界干預(yù)的情況下,電子會由處于激發(fā)態(tài)的高能級E2自動躍遷到低能級E1,這種躍遷稱為自發(fā)躍遷.由自發(fā)躍遷而引起的光輻射稱為自發(fā)輻射。.發(fā)光前.。發(fā)光后自發(fā)輻射激光器根本原理2、受激吸收

原子吸收外來光子能量hn,并從低能級E1躍遷到高能級E2,且E2-E1=hn,這個過程稱為受激吸收。吸收后。.吸收前.受激吸收激光器根本原理3、受激輻射由受激輻射得到的放大了的光是相干光，稱之為激光。

原子中處于高能級E2的電子,會在外來光子(其頻率恰好滿足hn=E2-E1)的誘發(fā)下向低能級E1躍遷,并發(fā)出與外來光子一樣特征的光子,這叫受激輻射。..。

發(fā)光前發(fā)光后受激輻射的光放大示意圖激光器根本原理〔二〕激光原理1、粒子數(shù)正常分布和粒子集居數(shù)反轉(zhuǎn)分布N1>N2說明,處于低能級的電子數(shù)大于高能級的電子數(shù)，這種分布叫做粒子數(shù)的正常分布。N2>N1叫做粒子集居數(shù)反轉(zhuǎn)，簡稱粒子數(shù)反轉(zhuǎn)或稱集居數(shù)反轉(zhuǎn)。粒子數(shù)的正常分布.....。。。。。。。。。。。。。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布...............。。。。。激光器根本原理從外界輸入能量〔如光照,放電等〕,把低能級上的原子激發(fā)到高能級上去,這個過程叫做鼓勵〔也叫泵浦-pump〕.紅寶石中鉻離子能級示意圖..。。基態(tài)亞穩(wěn)態(tài)激發(fā)態(tài)激光器根本原理2、光學(xué)諧振腔激光的形成

光在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)中往返傳播，使諧振腔內(nèi)的光子數(shù)不斷增加,從而獲得很強(qiáng)的光,這種現(xiàn)象叫做光振蕩。加強(qiáng)光須滿足駐波條件..........激光光束全反射鏡光學(xué)諧振腔示意圖部分透光反射鏡激光器根本原理3、諧振腔的作用增益介質(zhì)(1).限定光的方向(2).選擇光振蕩的頻率〔駐波條件〕(3).延長增益介質(zhì)激光器根本原理激光的出現(xiàn)帶動了多學(xué)科的開展，如量子光學(xué)、量子電子學(xué)、激光光譜學(xué)、非線性光學(xué)、集成光學(xué)、海洋光學(xué)等等。這里我們只列舉一些與日常生活相關(guān)的激光應(yīng)用科學(xué)的開展。激光器的應(yīng)用及前景(1)激光光盤制作技術(shù)激光器的應(yīng)用及前景(2)激光醫(yī)學(xué)激光以其特有的優(yōu)越性能解決了許多傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的難題。激光治療最早用于眼科，對視網(wǎng)膜剝離眼底血管病變、虹膜切開、青光眼等一大批眼科疾患均能用激光治療。(3)光纖通信(4)激光藝術(shù)

利用激光繪制災(zāi)害圖,激光檢測大氣含量〔5〕激光在環(huán)境方面的應(yīng)用激光器的應(yīng)用及前景〔6〕激光在軍事方面的應(yīng)用激光測距、激