激光分析(第一章).ppt

激光分析 一. 光的共振吸收、自发辐射和受激辐射 光的共振吸收 光的自发辐射 光的受激辐射 激光的产生过程 激光的产生过程 激光的产生过程 粒子数反转 激光的产生条件 谐振腔 阈值条件 Shedding Some Light How the Laser Works Shedding Some Light How the Laser Works Cont. 激光器的工作特性 激光器的输出模式 ξ1-2 激光器构造及种类 ξ1-2 激光器构造及种类 ξ1-2 激光器构造及种类 ξ1-2 激光器构造及种类 相干性好 ξ1-4 激光诞生的历史 1917年 Einstein 自发辐射和受激辐射 ξ1-4 激光诞生的历史 Townes和Schawlow 1960年梅曼研制成功世界上第一台可实际应用的红宝石激光器。 References ξ1-4 激光诞生的历史 1917年 Einstein 自发辐射和受激辐射 1928年 Ladenburg和Kopfermann 实验证实受激辐射 1936年 Elephbein 对红宝石光谱的研究 1940年 气体放电实验中观察到粒子数反转现象 1950年 Purcell和Pound实验证实粒子数反转，提出这是获得受激辐射放大的必要条件 1951－1953年 Basov和Prohovov 首先提出使用分子束的可能性 1953－1954年 Townes和Gorden、Zeiger 研制成功氦分子受激辐射放大器 Basov和Prohorovov 研制成功分子受激振荡放大器 1958年 Townes和Schawlow 贝尔公司 红外和光学激光器设计方案 Arthur L. Schawlow Charles H. Townes M icrowave A mplification by S timulated E mission of R adiation L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation 1958年 Townes和Schawlow 贝尔公司 红外和光学激光器设计方案 ξ1-4 激光诞生的历史 1917年 Einstein 自发辐射和受激辐射 1928年 Ladenburg和Kopfermann 实验证实受激辐射 1936年 Elephbein 对红宝石光谱的研究 1940年 气体放电实验中观察到粒子数反转现象 1950年 Purcell和Pound实验证实粒子数反转，提出这是获得受激辐射放大的必要条件 1951－1953年 Basov和Prohovov 首先提出使用分子束的可能性 1953－1954年 Townes和Gorden、Zeiger 研制成功氦分子受激辐射放大器 Basov和Prohorovov 研制成功分子受激振荡放大器 1958年 Townes和Schawlow 贝尔公司 红外和光学激光器设计方案 Gould 光泵激光的方案设想以及未来激光的应用前景 Javan 贝尔实验室 气体放电电子碰撞受激辐射研究 Basov和Prohovov 提出半导体激光器设想 1959年 第一届国际量子电子学会议 1960年5月15日 Maiman 首次观察到光泵红宝石受激辐射信号－红宝石激光器研制成功 化学与分子科学学院研究生课程： 2006.03 ξ1-4 激光诞生的历史 ξ1-1 激光原理 ξ1-2 激光器构造及种类 ξ1-3 激光特性 光的共振吸收、自发辐射和受激辐射 激光原理 组成 激光器种类 单色性 方向性 相干性 亮度 第一章 激光基本知识 (Fundamentals of Laser) References 在绝对温度为T的热平衡条件下，粒子在不同能级的分布服从波尔兹曼分布： 式中 K 为波尔兹曼(Boltzmann)常数， 其值为 ξ1-1 激光原理 （1） E1 E2 E3 E4 eV E N N2 N1 E2 E1 ξ1-1 激光原理 光的共振吸收、自发辐射和受激辐射 1. 光的共振吸收： 粒子吸收光子，从基态/下能级E1上升到激发态/上能级E2上。 E1, N1 E2, N2 absorption E1, N1 E2, N2 2. 光的自发辐射： 完全没有受到外界作用，仅由其本身运动所导致由上能级向下能级的辐射跃迁。 ξ1-1 激光原理 光的共振吸收、自发辐射和受激辐射 E1, N1 E2, N2 E1, N1 E2, N2 emission 3.光的受激辐射： 上能级E2上的粒子被辐射感应跃迁 到下能级E1上而发出的辐射。 ξ1-1 激光原理 光的共振吸收、自发辐射和受激辐射 特点： A：粒子系统中各发光中心相互关联 B：受激放大 e