光受激辐射放大.ppt

现代光学基础 §8.1 原子发光的机理 三、原子发光的机理 四、光与原子相互作用 二、自发辐射 特点：这种过程与外界作用无关，除激光器光源外，普通光源的发光都是自发辐射。 三、受激辐射 四、三个系数的关系 激光器的种类 目前激光器的种类很多，有很多种分类方法： 1.按激光器工作物质性质分 2.按激光器工作方式分 3.按激光器的谐振腔分 4.按激光器的激励方式分 总之，不管怎样分，每一类都包括许多激光器。 全息照相 一、 全息照相 二、 基本原理 三、 全息照相的摄制与再现装置 四、 全息照相的特点 五、 全息照相的一些应用 一、全息照相 既能记录光波 振幅的信息，又能 记录光波相位信息 的摄影. 二、基本原理 三、 全息照相的摄制与再现装置 四、 全息照相的特点 ⒈ 它是一个十分逼真的立体像。它和观察到的实物完全一样，具有相同的视觉效应。 ⒉ 可以把全息照片分成若干小块，每一块都可以完整地再现原来的物像（孙悟空似的分身术）。 ⒊ 同一张底片上，经过多次曝光后，可以重叠许多像，而且每一个像又能不受其他像的干扰而单独地显示出来，即一张底板能同时记录许多景物。 ⒋ 全息照片易于复制。 普通光再现、彩色立体电视、彩色立体电影等。 五、全息照相的一些应用 ⒈全息干涉测量 ⒉全息显微术 ⒊全息技术在海洋学中的应用 ⒋全息照相制作光学元件 ⒌全息防伪技术 光盘存储技术 激光光盘是继缩微技术和磁性存储介质之后所发展起来的一种崭新的信息存储系统。它是通过用激光束照射旋转的记录介质层来改变记录介质对光的反射和透射强度，从而进行二进制信息的记录。其基本原理是基于光子同物质之间的直接相互作用，导致记录介质产生能够识别的物理和化学等性质的变化，从而达到信息记录的目的。它具有存储容量大、高清晰高保真图像、数字式信号读取方式、读出速度快、保存时间长、价格低廉等特点。其主要存储机制有：磁光存储、光致变色存储、光子烧孔存储、双光子吸收存储、光折变存储、热光存储、四波混频存储、全息存储、光电存储、光致分子取向存储、纳米存储等。按其功能的不同，光盘可分为：只读、只写式，可写式，可擦除式等。 不稳定谐振腔：一条平行于轴线的光线，经凸球面镜反射后，就不再与腔轴平行，终将逸出腔外。 稳定谐振腔：平行于腔轴的光线经反射镜来回反射后，始终不会逸出腔外。 Fabry-Perot谐振腔（平行平面腔）： 同心谐振腔： ● 共焦谐振腔： ● 工作物质在光学谐振腔内能引起光放大。也存在损耗，如反射镜吸收，透射，衍射，工作物质不均匀造成的折射或散射等。当光放大超过损耗时，才可能发生光振荡，这叫光振荡阈值条件。 辐射线宽定义： 以中心频率 输出的激光所具 有的频率半宽度 。 激光器对频率的选择 1．由激活介质决定的辐射线宽 1）激光输出的辐射线宽 2）造成激光谱线增宽的因素 （1）自然线宽 定义：由发射波列的持续时间决定的谱线宽度 能级 （亚稳态）上的寿命 相当于粒子发射波列的持续时间。 由时间相干反比公式可知： 因此，自然线宽： （数量级）， 甚至更小。 （2）碰撞展宽 定义：粒子间碰撞引起的辐射谱线加宽 粒子间的碰撞可加速跃迁， 从而缩短了能级的寿命 粒子碰撞的频率越大， 碰撞展宽也越大。 激光器的碰撞展宽： （3）多普勒展宽 定义：由多普勒频移效应引起的谱线展宽 粒子的速率分布服从麦克斯韦速率分布， 故多普勒展宽的线型与麦克斯韦分布 函数曲线相似。 ，相当于： 激光器的多普勒展宽： 单色性较好 小结: 激光器的三个主要组成部分 1.工作物质： 2.激励源： 单色性 有合适的能级结构 能实现粒子数反转 3.谐振腔： 保证光放大 使激光有良好的方向性和 使原子激发 维持粒子数反转 四 激光的特性 1 方向性好 利用激光准直仪可使长为2.5km的隧道掘进偏差不超过16nm. 2 单色性好 3 能量集中 4 相干性好 普通光源的发光过程是自发辐射,发出的不是相干光 , 激光的发光过程是受激辐射,它发出的光是相干光. 高压 直流电源 工作物质：氖气 激励方式：直流气体放电 1. 氦氖激光器 电子经电场加速后，与 He 碰撞。处于激发态的 He 与 Ne 碰撞，把能量传递给 Ne，使它在亚稳态（3s、2s）和激发态（3p、2p）之间形成反转分布。 几种常见的激光器 触 发 高压 直流电源 限流电阻 2. 红宝石激光器