第8章 激光技术(修改).pdf

第八章 激光技术 激光（laser ）是继原子能、计算机、半导体之后， 20世纪以来人 类的又一非常重大发明，被称为 最快的刀”、 最准的尺”、 最亮的 光”和 奇异的激光”等。它的原理在1916年被著名物理学家爱因斯坦发 现，但直到1960年激光才被首次成功制造。 由于激光的特性，它已在科学研究、工业生产、国防以及人们生 活的各个领域都得到了广泛的应用。 本章除了介绍 光的基本原理及激光的特性外，还将介绍激光技 术及激光在印刷技术中的应用。 第一节 光产生的机理与激光器 第一节 光产生的机理与激光器 一、普通光源发光机理 光源的最基本发光单元是分子、原子。 1、受 吸收 当吸收光子满足h ν=E -E 时，一个原子吸收光子的能量， 2 1 由E 跃迁到E ，称为受 吸收。 1 2 2、自发辐射 E 上的原子态是不稳定的，在没有外界影响时自发跃迁到E , 2 1 同时辐射出一个能量为h ν的光子，且h ν=E -E ，这个过程称为 2 1 自发辐射。 特点：各个原子自发地、独立地进行辐射，各个光子的相位、传播 特点： 方向、振动方向之间没有确定的关系，所发出的光也是非相干光。 3、普通光源发光机理:受 吸收和自发辐射 能级受 吸收 能级自发跃迁辐射 E2 E2 n =(E -E )/h n =(E -E )/h 2 1 2 1 E E 1 1 发光特点：自发辐射过程是随机过程， 发光特点： 辐射出的光含有多种波长成分，射向 四面八方；光束是由频率不相同、振 动方向各异、无确定相位关系的光子 组成，是非相干光。 普通光源：自发辐射 类别相互独立 （不同原子发的光） 时间上，相互独立 （同一原子先后发的光） 二、 光光源受 辐射和光放大 1、选择定则和亚稳态 n l (1)原子的能量不仅仅是由主量子数 决定，还与角动量量子数 有关，所以原子的能级也与 有关。 l (2)并非是所有高能级上的原子都能很快的自发跃迁到低能级上， l 必须满足一定的条件，称为选择规则。 (3)若能级条件满足选择规则，原子可以自发跃迁；若是能级条件 不满足选择规则，原子跃迁的几率就很小。 (4)在这种情况下，原子在高能级上的 寿命会很长，不易发生自发跃迁。 这种高能级也称做 亚稳态”。 2、受 辐射和光放大 (1)受 辐射:在外来光子h ν= E -E 的诱发和刺 下，亚稳态E 2 1 2 上的原子可以迅速地跃迁到低能级E ，释放出一个与诱发光子 1 完全相同的光