现代光学基础激光原理1章节(471KB).pptVIP

激 光 原 理 ——激光技术被认为是二十世纪最重大的四项科学成果之一（即原子能、半导体、计算机、激光）。 一、什么是 Laser －“激光” Laser: Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation, “受激辐射光放大” 激光原理 . 绪论 绪 论 吸收 自发辐射 受激辐射 全反射镜 部分反射镜 由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原来的光子具有完全相同的状态。 二、激光技术发展史 1.1917年：爱因斯坦在《关于辐射的量子力学?一文预言了原子受激辐射发光的可能性，即存在激光的可能性; 3. 1958年：汤斯和肖洛的光谐振腔理论； 激光器方案的提出； 4. 1960年：美物理学家梅曼(Maiman)制成世界上第一台激光器——红宝石激光器； 激光原理 . 绪论 2. 1954年：发明微波振荡器（Maser） Maser：Microwave amplification by stimulated emission of radiation 激光原理 . 绪论 6. 自从1960年以来，激光家族有着迅猛增长。现在有各种不同形状不同大小的各种各样的激光器，可以产生出不同功率、不同波长的激光。这些激光的范围包含从红外到紫外以至X射线的所有区域。 7.1960年至今：激光技术飞速发展。随着激光的出现和发展，光学内容也得到拓展，相继出现非线性光学、激光光谱学、光全息、量子光学、超快光子学等学科。与之同时，其它各种学科和技术领域纷纷应用激光并形成了一系列新的交叉学科和应用技术领域，如：信息光电子技术、激光医疗技术与光子生物学等。 5. 1961年8月，中国科学院长春光学精密机械研究所也制造出红宝石激光器，王之江（中国激光之父）、邓锡铭、汤星里 三、激光的特性 1. 方向性好 激光原理 . 绪论 发散角 普通光源（太阳、白炽灯或荧光灯）向四面八方发光，而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内，这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。 2. 单色性好 激光原理 . 绪论 普通光源发出的光通常包含着各种波长，是各种颜色光的混合。太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光及红外光、紫外光等不可见光。而某种激光的波长，只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。如氦氖激光的波长为632.8纳米，其波长变化范围不到万分之一纳米。由于激光的单色性好，为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。 3. 相干性好 激光原理 . 绪论 普通光源：非相干光 激光：相干光, 相干长度长 应用：如激光全息 4. 高亮度 单色亮度： 光源在单位面积、单位频带宽度、单位立体角内发射的光功率 激光原理 . 绪论 激光是当代最亮的光源，只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是103瓦／（平方厘米.球面度），而一台大功率激光器的输出光亮度比太阳光高出7～14个数量级。这样，尽管激光的总能量并不一定很大，但由于能量高度集中，很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度高温。激光打孔、切割、焊接和激光外科手术就是利用了这一特性。 时间高度集中：短脉冲激光功率峰值可达 瓦。 空间高度集中： 四、激光的应用 1. 工业、科研应用 精密测量(距离、位移) 激光加工(切割、焊接、打孔、雕刻) 光谱分析 激光捕获与冷却 激光诱导核聚变 靶丸 光镊原理 -单光束梯度力光场 2. 医学应用 眼科：激光视网膜剥离焊接术，治疗近视眼等 普通外科 牙科 皮肤科 准分子激光治疗近视眼 利用烧蚀对角膜表面加工, PRK法使角膜曲率半径增大; PK法将角膜表面辐射状切开。 目前，主要采用副作用小的PRK法。 PRK法 PK法 激光刀的妙处在于它切割的同时也进行了灼烧，这恰好封闭血管防止其出血，也减少了感染的危险。 激光制导 3. 军事应用 激光原理 . 绪论 军事上可应用于激光测距、激光制导、激光通信、激光武器、激光战争模拟等。战术激光武器可使人眼致盲和使光电探测器失效。利用高能激光束可能摧毁飞机、导弹、卫星等军事目标。用于致盲、防空等的战术激光武器，已接近实用阶段。用于反卫星、反洲际弹道导弹的战略激光武器，尚处于探索阶段。 反卫星、反洲际弹道导弹的战略激光武器 激光原理 . 绪论 在激光实战演习的战场上，酷似实际战争场面。那里，炮声隆隆，硝烟弥漫，演习的双方互相射击，不时有伤员退出战场。为什么会这样呢？原因并不复杂。像一支激光步枪，每发射一次就射出一束激光。而演习双方战士的身上都有