激光原理期末总复习.ppt

* 相位测距原理 相位测距:是对发射的激光强度进行连续的调制，测定它在待测距离d上往返的相位变化，从而间接测量传播时间t，进而测量距离 激光相位测距 分散在直接测尺与集中在间接测尺的比较 * 5差频法测速 可分为两类： 参考光束型多普勒测速：检测散射光和入射光之间的频移（多普勒频移）； 双散射光束型多普勒测速：检测两束散射光之间的频差（多普勒频差）。 * 参考光束型多普勒测速 图6-32所示为参考光束型测速方法的光路的原理图 光电倍增管实际感受到的合成光强可表示为 * 双散射光束型多普勒测速 双散射光束型测速方法是通过检测在同一测量点上的两束散射光的多普勒频差来确定被测点处流体的流速的。如图6-33所示为干涉条纹型。 第8章 激光在医学中的应用 1.生物体的光学特性。P193-194 2. 激光对生物体的作用。P195 3. 激光对生物体应用的优点。P196 4. 光动力学治疗原理。P202 生物体与光的各种相互作用的示意图 1.生物体的光学特性 组织的光学参数： 吸收系数:0.1cm-1 散射系数:100cm-1 各向异性g因子 折射率:~1.4 组织是一种高散射浑浊介质! 由图可知，在700～1500nm范围的红外光谱带上吸收比较少，因此该光谱带称为生物体光谱学之窗。 软组织上各种物质的吸收系数与波长的关系 2. 激光对生物体的作用 1.激光照射于生物组织时，因其波长、强度、工作方式、曝光时间等参数的不同，可以表现出不同的生物学作用： 热效应—组织吸收光以后，光能转化为热能，使局部温度升高。多用于手术治疗及非手术治疗。 机械效应—多用于泌尿道或胆道结石的粉碎上。采用脉冲激光，使结石表面有非常高的能量密度，最后将结石碎裂。 光化学作用—当光子给予生物大分子的能量，大于断开其弱键所需的能量时，就会发生化学反应。光化学反应时基于一种选择性的、光激光的特殊药物，在激光的激发下转化成一种毒性成分，在细胞内产生单态氧，造成细胞产生毒性的代谢产物而死亡。 * 3. 激光对生物体应用的优点 人们日常工作生活在表现为光的电磁场中，除特殊情况外光对生物体的害处是很少的。 在医学上利用激光在大气中直线传播的特性，可以非接触地对生物体应用，又可以利用光导纤维将激光导入到生物体的深部； 利用激光的高度的方向性，将其会聚成极小的点，使微观的、精细的治疗和高空间分辨率的测定成为可能。 光与生物体进行着极其多种多样的相互作用，至今被利用的还只是很少的一部分，还需要今后开发更加多种多样的新的应用。 4.光动力疗法（PDT）原理： 光敏剂进入靶组织 →受到接近光敏剂发射光谱峰值波长的光照射 →光敏剂被激发 →光敏剂把能量转移给靶组织中的分子氧 →靶组织中的分子氧被激发为强氧化剂（单态氧） →单态氧使靶组织的生物膜产生过氧化损伤 →靶组织破坏 光动力治疗的反应机制的示意图 * Certain mechanisms are responsible for broadening the linewidth of a laser: 1. Natural broadening. 2. Doppler Broadening. 3. Pressure broadening. For many applications, especially when temporal coherence is required (as explained in chapter 10), a small linewidth of the emitted laser wavelength is required.  * 以上三个方程组成增益介质中同时存在抽运、自发辐射和受激吸收、受激辐射诸多物理过程时，表示各能级粒子数密度变化规律的速率方程组 从这个方程组出发可以及时出任何时刻各个能级上的粒子数量，因而可以用来研究粒子数反转问题 * 增益饱和的物理解释：介质中粒子数密度反转分布值因受激辐射的消耗而下降，光强越强，受激辐射几率越大，上能级粒子数密度减少得越多，使粒子数密度反转分布值下降越多，进而使增益系数也同时下降，直到达到饱和光强，光放大过程停止 * 当腔内光波不等于中心频率时也会引起增益饱和，只是不如中心频率作用时那样显著。 * 要求入射光和发射光要发生干涉加强，才会形成稳定的振动。 K=2pai/lada * 这种现象对激光器的工作状态产生不良的影响。所有频率相等的模式处于增益曲线相同的位置，从而彼此产生强烈的竞争作用，导致多模振动。 因此，严格地说，不存在什么单独的“纵模频率”和“横模频率”。存在的只是一定的纵横，横模所共同决定的频率?mnq。 * 为了决定腔镜面的大小，还需要知道腔镜面上的光斑半径。 波阵面的曲率半径、有效截面半径