激光原理概述__培训课件.pptx

激光原理与技术(2014年秋季学期)南京大学物理学院张春峰cfzhang@nju.edu.cn课程内容概述：激光发展简史光学增益产生的基本原理a.自发辐射，受激辐射b.辐射和原子相互作用c.半导体中的能级跃迁速率方程高斯光束与光学谐振腔相干性频域与时域线宽调Q与锁模技术激光频率转变 典型激光器激光光谱学方法参考书目《激 光 原 理》（第6版）周炳琨，国防工业出版社《Principles of Lasers》 Orazio SveltoAPS, AIP, NPG等杂志社期刊知识储备普通物理光学，量子力学初步考查方式期中考试 50%平时表现 50%作业 25%项目 25% 下半学期前两学时 课程教学，第三节课同学项目报告激光原理与技术第一章 概 述光：波粒二象性 (wave-particle duality) Photon Electromagnetic waveWavelength (m)ScaleFrequency (Hz)200021001600170018001900几何光学萌芽时期波动光学量子光学/现代光学LASERLight Amplification by Stimulated Emission of Radiation1、gain medium2、pumping source3、cavity4、output coupler5、laser beamCoherence Spatial coherence Temporal coherenceThe foundation of lasersThe great mind曼哈顿计划The concept of “stimulated emission” (Einstein, 1916)“MASER” (pulse) (Charles H Townes, 1954, with J.Gordon, H. Zeiger)“MASER” (cw) (N. Basov A. Prokhorov)Nobel Laureates 1964N. Basov A. ProkhorovC. TownsThe competitionOptical maserLaserGordon Gould(Nobel Laureate 1981)TRGC. TownsA. SchawlowRuby, 1960Pulse red laserU3+:CaF2 (Four level system, 1960)P. Sorokin M.J. StevensonHeNe (1961)A.JavanT. MaimanCalifornia Man Invented Death Ray, Laser Ruby was ruled out… (Wilde Schalow)Pulse operationAnother episode related to masersT. MaimanLaser Odyssey科学家很难判断研究工作的价值和影响，爱因斯坦做不到，梅曼也做不到1964: Alexsander M. Prokhorov, Charles H. Townes, and Nicolay G. Basov (量子电子学与激光理论,导致激光的实现)。1981: Nicolaas Bloembergen Arthur L. Schawlow (激光光谱与非线性光学)。Willis LambRuby1960年, 梅曼 (T. Maiman)Commercial laser sourcesMilestonesNat. Photonics 4, 281 (2010)中国各类激光器的“第一台” 名 称研制成功时间 研 制 人 红宝石激光器1961年9月王之江等He-Ne激光器1963年7月 邓锡铭等 掺钕玻璃激光器1963年6月干福熹等GaAs同质结半导体激光器1963年12月王守武等脉冲Ar+激光器1964年10月万重怡等CO2分子激光器1965年9月王润文等CH3I化学激光器1966年3月邓锡铭等YAG激光器1966年7月屈乾华等1918, Quanta (Planck)1921, Einstein1947, Stimulated emission in hydrogen (Lamb Reherford)1950, Optical pump.(Kastler)1964, Maser (Townes, Basov, Prokhorov)1971, Holography (Gabor)1981, Laser spectroscopy Nonlinear optics (Bloembergen Schawlow)1989, Atomic clock (Ramsey)1997, Laser cooling and tra