课件：第三章光学性能.ppt

五、激光器件简介 必须指出，自从第一台激光器问世以来，人们已经研制出许许多多的激光器。不同的工作物质和谐振腔结构导致不同的输出波长、输出功率(或能量)、波长调谐范围和光脉冲宽度(激光脉冲持续时间)。与此同时，为了适应各种应用要求，还逐步发展了调Q、锁模、选频、调谐等激光技术。随着激光技术越来越广泛的应用，激光束特性得到了进一步的优化，发展出种类繁多的激光器，按激活介质分类，激光器主要包括气体激光器、液体激光器、固体激光器和半导体激光器四大类。 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 若将一束白光斜射到两种均匀介质的分界面上，就可以看到折射光束分散成按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列而成的彩色光带，这是在介质中不同波长的光有不同的速度的直接结果。所以，介质中光速或折射率随波长改变的现象称为色散现象。研究色散最方便的实验可以通过棱镜来进行。测量不同波长的光线经棱镜折射的偏转角，就可以得到折射率随波长变化的曲线。 第三节　材料对光的吸收和色散 几种玻璃的色散曲线 材料的折射率随入射光的频率的减小而减小的性质，称为折射率的色散 几种晶体和玻璃的色散曲线 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 在给定入射光波长的情况下： 色散值可以直接由色散图确定，然而最实用的方法是用固定波长下的折射率来表达，而不是去确定完整的色散曲线。 式中nD、nF、nC分别以钠的D谱线、氢的F谱线和C谱线（5893A,4861A和 6563A）为光源测得的折射率。 倒数相对色散 ，即色散系数： 描述光学玻璃的色散还用平均色散（=nF-nC） ① 对于同一材料而言，波长愈短则折射率愈大 ② 波长愈短色散率愈大（一般不考虑负号） ③ 不同材料，对同一波长，折射率大者色散率 dn／dλ也大 ④ 不同材料的色散曲线没有简单的数量关系 第四节 材料的透光性 一、介质对光的吸收 光在介质中传播时会有能量的损失，使 透过介质的光强度减弱的现象，这就是 光的吸收。 1、定义 2、光吸收的一般规律—朗伯特定律 光通过材料时的衰减规律 第五节 介质对光的散射 光通过介质时光能被发散而使通过光的强度减弱的现象叫光的散射 1、定义 2、散射与吸收的区别 吸收是由能量转化为内能而使透射强度减弱；散射是由某些幅射的方向改变成与原来光束不同的方向而引起。 三、无机材料的透光性 透光性是个综合指标，即光通过无机材料后，剩余光能所占的百分比。 （1）?气孔率和材料缺陷 （2）?晶粒排列方法的影响 影响透光性的因素 提高无机材料透光性的措施 1．提高原材料纯度 2．掺加外加剂 3．工艺措施 第六节　材料的光发射 一、激励方式二、材料发光的基本性质三、发光的物理机制 一、激励方式 发光前可以有多种方式向材料注入能量。通过光的辐照将材料中的电子激发到高能态从而导致发光，称为“光致发光”。光激励可以采用光频波段，也可以采用X射线和γ射线波段。日常照明用的荧光灯是通过紫外线激发涂布于灯管内壁的荧光粉而发光的。利用高能量的电子来轰击材料，通过电子在材料内部的多次散射碰撞，使材料中多种发光中心被激发或电离而发光的过程称为“阴极射线发光”。彩色电视机的颜色是采用电子束扫描、激发显像管内表面上不同成分的荧光粉，使它们发射红、绿、蓝三种基色光波而实现的。通过对绝缘发光体施加强电场导致发光，或者从外电路将电子(空穴)注入到半导体的导带(价带)，导致载流子复合而发光，称为“电致发光”。作为仪器指示灯的发光二极管就是半导体复合发光的例子。 二、材料发光的基本性质 (一)发射光谱(二)激发光谱(三)发光寿命(四)发光效率 (一)发射光谱 图3-22　S∶T的线状发射光谱 (二)激发光谱 图3-23部分激发光谱 (三)发光寿命 发光体在激发停止之后持续发光的时间称为发光寿命(荧光寿命或余辉时间)。最简单的情况是发光中心的电子被激发到高能态之后，各自独立地相继向基态跃迁而发光。 (四)发光效率 发光效率通常有三种表示法，即量子效率、功率效率和光度效率。 三、发光的物理机制 (一)分立中心发光(二)复合发光 (一)分立中心发光 这类材料的发光中心通常是掺杂在透明基质材料中的离子，有时也可以是基质材料自身结构的某一个基团。选择不同的发光中心和不同的基质组合，可以改变发光体的发光波长，调节其光色。 (二)复合发光 图3-24　p-n结势垒的形成和在外电场作用下的减弱 (二)复合发光 表3-2　半导体材料的禁带宽度和复合发光波长 第七节　材料的受激辐射和激光 一、受激辐射二、激活介质三、光学谐振腔和模式四、激光振荡条件五、激光器件简介 一、受激辐射 图3-25　固体吸