激光原理绪论.ppt

LASER ( Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ) ——辐射的受激发射的光放大 拉姆齐（Ramsey,Norman F, 1915~）美国物理学家。因发展了原子精确光谱学和发明了分离振荡场方法以及将其用于氢微波激射器和原子钟而获得1989年诺贝尔物理学奖。 朱棣文（1948~），美籍华裔物理学家。1997年，朱棣文因发明用激光冷却和俘获原子的方法获得诺贝尔物理学奖。 激光器的图片 二、激光的特性 单色性好 方向性好 亮度高 相干性好 高的光子简并度包括了上述四特性 单色性好 第一，激光的单色性好。激光是一种颜色最单纯的光。太阳光和电灯光看起来似乎是白色的，但当让它通过一块三棱镜的时候，就可以看到红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色的光，其实，还含有我们看不见的红外光和紫外光。激光的颜色非常单纯，而且只向着一个方向发光，亮度极高。 方向性好 第二，激光的方向性好。在发射方向的空间内光能量高度集中，方向性就好。普通光源，比如平时见到的灯光，都是向四面八方发光，打开室内的电灯，整个房间都照亮了。打开手电筒，在发出的部位，直径不过3～5厘米，待射到几米之外后，就扩展成一个很大的光圈。光在传播中发散了。 然而，激光却不同，它是大量原子由于受激辐射所产生的发光行为。激光在传播中始终像一条笔直的细线，发散的角度极小，一束激光射到38万千米外的月球上，光圈的直径充其量只有2千米左右。 第三，激光亮度最高。太阳是人类共有的自然光源，整个世界沐浴在明亮的阳光之下。太阳表面的亮度比蜡烛大30万倍，比白炽灯大几百倍。激光的出现，更是光源亮度上的一次惊人的飞跃。 在发射方向的空间内光能量高度集中，方向性就好所以激光的亮度比普通光的亮度高千万倍，甚至亿万倍。而且，由于激光可以控制，使光能量不仅在空间上高度集中，同时在时间上也高度集中，因而可以在一瞬间产生出巨大的光热，成为无坚不摧的强大光束。 高亮度 一台普通的激光器的输出亮度，比太阳表面的亮度大10亿倍。从地球照到月亮上在反射回来也不成问题。可见激光是当今世界上高亮度的光源。 激光可以具有很大的能量，用它可以容易地在钢板上打洞或切割。在工业生产中，利用激光高亮度特点已成功地进行了激光打孔、切割和焊接。在医学上、利用激光的高能量可使剥离视网膜凝结和进行外科手术。在测绘方面，可以进行地球到月球之间距离的测量和卫星大地测量。在军事领域，激光能量提高，可以制成摧毁敌机和导弹的光武器。 第四，激光的相干性好。在普通光源中，原子发光过程都是自发辐射过程，各个原子的辐射都是自发地、独立进行的，因而各个原子发出的光子在频率、发射方向和初位相上都是不相同的，所以，在光源的不同位置发出来的光各不相同，不具备空间相干性；而它的频率间隔Dn很大，所以Dt 就很短，因而也不具备时间相干性。所以普通光源发出的光不是相干光。而对激光器来说，它所发射的激光单色性很好，即激光的Dn非常小。因而激光的相干时间Dt 很大，即激光的时间相干性很好。激光的发散角很小，因而其空间相干性也很好。 激光的时间相干性 激光的空间相干性 三、激光的应用 1877年世界上第一台留声机在爱迪生的手上诞生了！它是声像技术发展的开端。人们并不满足于唱机，20世纪40年代初，德国研制出具有高频偏磁和良好机械传输性能的磁带录音机，开拓出记录声音的新渠道。到1955年，美国无线电公司宣布实验成功磁带彩色录像机，能把自己和大自然的形像记录下来，它揭开了声像技术史的新页，打开了现代声像技术发展的大门和通路。3年后，美国安皮克公司生产出商用彩色录像机。1970年，英国德卡公司研制出第一台黑白电视录像盘。两年后，荷兰菲利浦公司研制出用激光器拾音的彩色电视录像盘。这就是现代激光光盘的诞生！ 激光光盘的诞生，激光在音响设备上的应用，是音响上的一次革命。人们利用激光，以“光针”代替钢针、宝石针，制成激光唱片。激光唱片不仅能够录音，而且能够录像。激光唱片用来记录、存储声音和图像，可以说，这是声像技术上的一次革命，一个伟大的创举。 自从激光光盘出现以来，人们充分挖掘它的潜力，创造多种功能的激光唱机和唱片，1983年，美国和日本分别研制成崭新的数字录音唱片。这种唱片完全摆脱了传统唱片的制作和重播方式，为唱片开辟了一个全新的境界。这种数字唱片，在存储技术等方面都有重要的用途。 激光光盘技术发展很快，各种功能、各种用途的新型唱机、唱片层出不穷。于是，激光光盘和电子计算机技术、声像技术联手，踏入文献存储和检索的领域。信息存