激光与物质相互作用第一讲序论（参考）.ppt

激光等离子体及应用3—激光推进 高效率、低成本发射微纳卫星； 卫星轨道维持及变轨 激光等离子体应用－激光推进 运行中的光船。所见亮光是在飞行器边缘下方燃烧的空气。 当激光器发射脉冲时，会不断加热空气直至燃烧。空气燃烧会产生闪光 2010年新一期英国《自然—光子学》（Nature Photonics）杂志刊登报告说，瑞士等国研究人员向空气中发射一种高能量短脉冲激光，它会使照射路径上的氮气分子和氧气分子离子化。这些离子化的空气分子就成为天然的凝结核，促使水蒸气凝结为水滴。 激光生物医学 临床治疗 医学测量和诊断 显微外科手术 激光手术刀、治疗视网膜裂孔、眼底病变、矫正屈光不正，清除血管堵塞物，激光结合光敏药物治疗恶性肿瘤，激光美容等。 激光多普勒流速计可以用非接触地法测量血流速度；激光流式细胞计技术能对大量细胞的多项指标进行快速测定；激光光谱分析法大大提高了分辨率、灵敏度；激光全息、激光透照等有独特的检查效果。 激光聚焦照射并摧毁活细胞体内的某个区域；激光诱导细胞融合；激光裁剪DNA生物大分子等。 2.6 激光与生物医学 激光与生物医学 激光美容 激光矫正近视 激光手术 2.7 超快超强激光特性 超快超强激光主要以飞秒激光的研究与应用为主，作为一种独特的科学研究的工具和手段，飞秒激光的主要应用可以概括为三个方面： 超快领域内的应用 超强领域内的应用 超微细加工中的应用 飞秒激光在超快现象研究领域中所起到的是一种快速过程诊断的作用。飞秒激光尤如一个极为精细的时钟和一架超高速的“相机”可以将自然界中特别是原子、分子水平上的一些快速过程分析、记录下来。 飞秒激光在超强领域中的应用(又称为强场物理)归因于具有一定能量的飞秒脉冲的峰值功率和光强可以非常之高。这样的强光所对应的电磁场会远大于原子中的库仑场，从而很容易地将原子中的电子统统剥落出去。因此，飞秒激光是研究原子，分子体系高阶非线性、多光子过程的重要工具。与飞秒激光相应的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飞秒强光可以用来产生相干X射线和其它极短波长的光，可以用于受控核聚变的研究。 飞秒激光用于超微细加工 超短、超强和高聚焦能力是飞秒激光的3大特点。 飞秒激光脉宽可短至4 fs(1 fs=10-15 s)以内，峰值功率高达拍瓦量级(1 Pw=1015w)聚焦功率密度达到1020-1022 W／cm2。飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，实现对玻璃、陶瓷、半导体、塑料、聚合物、树脂等材料的微纳尺寸加工，具有其它激光加工无法比拟的优势：①耗能低，无热熔区，冷加工；②可加工的材料广泛：从金属到非金属再到生物细胞组织，甚至是细胞内的线粒体；③高精度、高质量、高分辨率，加工区域可小于焦斑尺寸，突破衍射极限；④对环境没有特殊要求，无污染。 超快超强激光及应用 1999年诺贝尔化学奖授予埃及和美国双重国籍的物理化学和化学物理学家Ahmed H.Zewail 使人类第一次在原子和电子的层面上观察到这一超快运动过程。 超高速探测—飞秒化学 高次谐波以及阿秒脉冲的产生 超快激光精密微制造 飞秒激光微加工 ——MEMS新技术 2.8 高功率脉冲太赫兹光源 解决太赫兹技术应用瓶颈：高功率光源 频率：0.1THz –10 THz（ 0.03 mm – 3 mm) 1985年贝尔实验室的朱隶文小组用三对方向相反的激光束照射钠原子，6束激光交汇处的钠原子团被冷却，温度达到240?k。 1997年朱隶文，塔罗基，和菲利普斯因此而获诺贝尔物理奖 x y z 光学粘团 原子吸收光子，动量减小? 2.9 激光冷却与原子捕获 三、课程相关信息 从事基础理论研究； 解决应用问题； 通过本课程的学习，使学生掌握激光与物质相互作用过程中的物理基础，了解其相关应用，能解释和解决激光应用过程中产生的现象和问题，为从事激光技术、激光加工、激光合成新材料、激光军事应用与激光生物医学等研究与工作打下良好的基础。 3.1 课程目的 3.2 课程特色 交叉性强：与材料、物理、生物等学科交叉，培养学生的综合思考能力； 时代性强：结合当前学科发展动态，将必威体育精装版的科研成果融入教学中来； 启发式教育：培养学生的创新能力； 信息量大：扩大学生的知识面； 通俗易懂：配合采用图片、动画、视频等多媒体技术来讲解。 3.3 基本教学内容与学时安排（1） 第一章 绪论（2学时） 第二章 激光与物质相互作用基础（4学时） 2.1 材料的吸收 2.2 激光热源模型及温度场 第三章 激光辐照下的热效应及应用（8学时） 3.1 激光相