《激光產(chǎn)生的原理》課件

《激光產(chǎn)生的原理》ppt課件激光簡(jiǎn)介激光產(chǎn)生的原理激光的應(yīng)用激光的未來(lái)發(fā)展總結(jié)目錄CONTENTS01激光簡(jiǎn)介0102激光的定義激光的產(chǎn)生需要滿足三個(gè)基本條件：工作物質(zhì)、激勵(lì)能源和光學(xué)諧振腔。激光定義：激光是由原子或分子等物質(zhì)在受到外部能量激發(fā)后，自發(fā)輻射產(chǎn)生的相干光。單色性好方向性強(qiáng)亮度高相干性好激光的特點(diǎn)01020304激光的波長(zhǎng)范圍很窄，頻率單一，顏色非常純正，單色性非常好。激光的發(fā)射方向基本一致，光束的發(fā)散角很小，平行度高，方向性強(qiáng)。激光的能量高度集中，亮度非常高，比普通光源的亮度高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。激光的頻率單一，相位一致，具有很好的相干性，能夠?qū)崿F(xiàn)干涉和衍射等光學(xué)現(xiàn)象。根據(jù)工作物質(zhì)分類固體激光器、氣體激光器、液體激光器和半導(dǎo)體激光器等。根據(jù)輸出功率分類低功率激光器、中功率激光器和千瓦以上高功率激光器等。根據(jù)波長(zhǎng)分類可見(jiàn)光激光器、紅外激光器和紫外激光器等。激光的分類02激光產(chǎn)生的原理原子由原子核和核外電子組成，電子在不同的能級(jí)上繞原子核旋轉(zhuǎn)。原子結(jié)構(gòu)原子能級(jí)是指原子中電子運(yùn)動(dòng)的能量級(jí)，不同能級(jí)的電子具有不同的能量。能級(jí)當(dāng)電子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)時(shí)，會(huì)吸收或釋放能量。躍遷原子結(jié)構(gòu)與能級(jí)輻射當(dāng)電子從高能級(jí)躍遷回低能級(jí)時(shí)，會(huì)釋放能量，以光子的形式輻射出去。受激輻射當(dāng)高能級(jí)上的電子受到特定頻率的光子作用時(shí)，會(huì)躍遷到低能級(jí)并釋放相同頻率的光子。光的吸收當(dāng)光子與原子相互作用時(shí)，原子吸收光子的能量，使電子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)。光的吸收與輻射03相干光由于所有光子都是相同頻率和相位，因此產(chǎn)生的光具有高度的相干性。01受激輻射在特定條件下，一個(gè)光子可以激發(fā)另一個(gè)高能級(jí)上的電子躍遷到低能級(jí)并釋放相同頻率的光子，產(chǎn)生兩個(gè)相同的光子。02放大當(dāng)受激輻射產(chǎn)生的光子繼續(xù)作用于其他高能級(jí)上的電子時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更多的相同頻率的光子，實(shí)現(xiàn)光的放大。光的受激輻射與放大為了使光得到放大并形成激光，需要設(shè)置兩個(gè)反射鏡構(gòu)成諧振腔，使光在腔內(nèi)不斷反射并放大。諧振腔當(dāng)光放大到一定程度時(shí)，產(chǎn)生的光強(qiáng)達(dá)到閾值，此時(shí)光在諧振腔內(nèi)振蕩并輸出。閾值由于所有光子頻率相同，因此激光具有高度的單色性。單色性由于光的相干性，激光可以形成高亮度的平行光束。高亮度激光的形成03激光的應(yīng)用利用高能激光束對(duì)材料進(jìn)行精確切割，具有高效、精準(zhǔn)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。激光切割通過(guò)激光束的高能量實(shí)現(xiàn)金屬或非金屬材料的連接，具有焊接強(qiáng)度高、變形小、精度高等特點(diǎn)。激光焊接利用激光的高能量密度在各種材料表面進(jìn)行標(biāo)記和刻蝕，具有標(biāo)記清晰、耐久性好、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。激光打標(biāo)利用激光的強(qiáng)光束照射物體表面，通過(guò)光熱和光化學(xué)作用剝離和去除污垢，具有高效、環(huán)保、無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)。激光清洗工業(yè)領(lǐng)域利用激光的生物刺激作用對(duì)皮膚、黏膜、肌肉等組織進(jìn)行治療，具有無(wú)痛、無(wú)出血、恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)。激光治療利用激光進(jìn)行眼部疾病的診斷和治療，如近視眼矯正、視網(wǎng)膜脫離修復(fù)等，具有精度高、創(chuàng)傷小、恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)。激光眼科利用激光的光熱和光化學(xué)作用改善皮膚質(zhì)地、減少皺紋、去除色斑等，具有安全、無(wú)創(chuàng)、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。激光美容利用激光的快速、精確和高效的特點(diǎn)進(jìn)行牙齒的切割、治療和修復(fù)，具有精度高、創(chuàng)傷小、恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)。激光牙科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域利用激光的高能量密度和高速度對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊和摧毀，具有快速、準(zhǔn)確、靈活等特點(diǎn)。激光武器激光雷達(dá)激光制導(dǎo)激光通信利用激光的反射和散射特性進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別，具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好等特點(diǎn)。利用激光的指向性特點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)彈或炮彈的精確制導(dǎo)，具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。利用激光的相干性和干涉性進(jìn)行信息的傳輸和接收，具有傳輸速度快、保密性好等特點(diǎn)。軍事領(lǐng)域利用激光的相干性和單色性特點(diǎn)進(jìn)行光譜分析和測(cè)量，具有精度高、分辨率高、測(cè)量范圍廣等特點(diǎn)。激光光譜學(xué)利用激光的特點(diǎn)和研究光與物質(zhì)相互作用規(guī)律的一門學(xué)科，具有深入揭示物理現(xiàn)象和規(guī)律的特點(diǎn)。激光物理利用激光的強(qiáng)光束和高能量密度特點(diǎn)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的引發(fā)和調(diào)控，具有高效、環(huán)保、可控性強(qiáng)等特點(diǎn)。激光化學(xué)利用激光的特點(diǎn)和研究生物體系結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科，具有深入揭示生命現(xiàn)象和本質(zhì)的特點(diǎn)。激光生物學(xué)科研領(lǐng)域04激光的未來(lái)發(fā)展高功率激光在工業(yè)、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景?？偨Y(jié)詞高功率激光具有高能量、高亮度的特點(diǎn)，可用于切割、焊接、熔覆、打標(biāo)等工業(yè)制造領(lǐng)域。在軍事上可用于激光武器、致盲武器等。在醫(yī)療領(lǐng)域可用于激光手術(shù)、光動(dòng)力治療等。詳細(xì)描述高功率激光超快激光在科學(xué)研究、工業(yè)制造、醫(yī)療等領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值。總結(jié)詞超快激光具有極短的脈沖寬度和高重復(fù)頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、高精度的微加工和超快過(guò)程控制。在科學(xué)研究領(lǐng)域可用于超快光譜學(xué)、量子光學(xué)等領(lǐng)域。在工業(yè)制造領(lǐng)域可用于表面處理、微納加工等。在醫(yī)療領(lǐng)域可用于眼科手術(shù)、牙科治療等。詳細(xì)描述超快激光總結(jié)詞光子晶體激光器具有獨(dú)特的光學(xué)特性和應(yīng)用前景。詳細(xì)描述光子晶體是一種具有周期性折射率變化的介質(zhì)，能夠控制光的傳播。光子晶體激光器利用光子晶體的特性實(shí)現(xiàn)低閾值、高亮度的激光輸出，具有小型化、集成化的優(yōu)勢(shì)，可用于光通信、光計(jì)算、光傳感等領(lǐng)域。光子晶體激光器05總結(jié)激光的產(chǎn)生原理涉及量子力學(xué)和光學(xué)的知識(shí)，是現(xiàn)代物理學(xué)的重要成果之一。激光的出現(xiàn)和發(fā)展對(duì)現(xiàn)代科技和社會(huì)的進(jìn)步產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。激光在科技、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如激光切割、激光焊接、激光雷達(dá)、激光治療等。激光的意義激光的輸出功率有限，對(duì)于一些需要高能量激光的應(yīng)用場(chǎng)景，激光的輸出功率可能不足。激光的色純度受到光學(xué)元件的限制，難以達(dá)到完美的單色性。激光的相干性會(huì)導(dǎo)致其光束發(fā)散角較小，傳輸距離有限。激光的局限性隨著科技的不斷發(fā)展，未來(lái)有望通過(guò)新材料、新