《激光原理与应用》ppt课件讲义.ppt

It is applicable to work report, lecture and teaching;什么是激光？ LASER： Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 激光： 受激辐射光放大;一 光源的分类;非相干光源包括：（按原理分类） 热辐射源 太阳、黑体、白炽灯。 气体放电光源 汞灯、氙灯、空心阴极灯、氘灯。 固体发光光源 场致发光光源、发光二极管、分光光度计光源。;相干光源包括： 激光 气体激光器、固体激光器、染料激光器、半导体激光器、等离子激光器。 非线性光学器件 主要是激光与非线性光学??料相互作用而产生的各种新的相干光源，如光参量振荡器、高次谐波激光器、和频与差频发生器、受激拉曼散射。;一、太阳 直径为1.392 × 109 m的光球。它到地球的年平均距离是1.496 × 1011 m。因此从地球上观看太阳时，太阳的张角只有0.533°。;二、卤钨灯;特点：色温3000K左右； 光谱范围宽，但红外光谱部分能量过高。;G　气体放电光源;一、汞灯 1.低压汞灯 汞灯在低压放电时主要辐射二条共振辐射线：253.7nm和185.0nm。所谓共振辐射线是指从激发态跃迁到基态时发出的辐射。当汞蒸气压为0.8Pa（6×10-3mmHg)，玻璃壳温度40℃时，253.7nm的辐射效率最大，约占输入电功率的60%，而可见光只占2%。它的光谱分布如图2-9?所示。;2.高压汞灯 当汞灯內的蒸气压达到1～5大气压时，汞灯电弧的辐射光谱就会产生明显变化，光谱线加宽，出现弱的连续光谱，紫外辐射明显减弱，而可见辐射增加，其光谱分布如图2-9?所示。; 点燃时，灯內汞蒸气压达到1～20MPa（约10～200个大气压），这样灯的辐射光谱与高压汞灯相比有明显的不同：紫外辐射减少，可见辐射光谱线较宽，连续部分增加，并且红外光谱辐射增强。;4、钠灯;5、氙灯 氙灯是由充有惰性气体氙的石英泡壳內两个钨电极之间的高温电弧放电，从而发出强光。高压氙灯的辐射光谱是连续的，与日光的光谱能量分布相接近（如图2-10），色温为6000K左右，显色指数90以上，因此有「小太阳」之称。;6、金属卤化物灯;7、空心阴极灯 空心阴极灯属于冷阴极低气压正常辉光放电灯。该灯的阴极由金属元素或其它合金制成空心圆柱形，圆环形阳极是用吸气性能很好的锆材料制成的。; 8、氘灯 氘灯是一种热阴极弧光放电灯，泡壳內充有高纯度的氘气。氘 是氢的同位素，又叫重氢。工作時先加热灯丝，产生电子发射，当阴极加高压后，氘原子在灯內受高速电子的碰撞而激发，从阴极小圆孔中辐射出连续的紫外光谱（185～500nm）。;1 激光的发展与现状;1917年，爱因斯坦在玻尔的原理结构基础上，提出了受激辐射理论，为激光的出现奠定了理论的基础； 1947年，兰姆(Lamb) 雷瑟福(Reherford)在氢原子光谱中发现了明显的受激辐射，这是受激辐射第一次被实验验证。Lamb由于在氢原子光谱研究方面的成绩获得1955年诺贝尔物理学奖； 1950年，卡斯特勒(Kastler)提出了光学泵浦的方法，两年后该方法被实现。他因为提出了这种利用光学手段研究微波谐振的方法而获得诺贝尔奖。;1951年,汤斯(Townes)提出受激辐射微波放大，即MASER的概念。 1954年，第一台氨分子Maser建成，首次实现了粒子数反转，其主要作用是放大无线电信号，以便研究宇宙背景辐射。Townes由于在受激辐射放大方面的成就获得1964年诺贝尔物理学奖。;突破 1958年肖洛(Schawlow)和Townes在Phy. Rev. 上发表论文“Infrared and Optical Maser”，标志着激光作为一种新事物登上了历史舞台。 1960年5月，休斯实验室的梅曼(Maiman) 研制的红宝石激光器发出了694.3nm的红色激光，这是公认的世界上第一台激光器。;1960年年中，IBM实验室利用CaF2中的三价铀制成了第一台四能级固体激光器； 1960年12月，BELL实验室的Javan，Bennett和Herriott制成了第一台氦氖气体激光器； 1962年，GaAs半导体激光器； 1963年，液体激光器； 1964年，CO2激光器； 1964年，离子激光器； 1964年，Nd：YAG固体激光器； 1965年，HCl化学激光器； 1966年，生物染料激光器； 从1917年爱因斯坦提出受激辐射的概念到1960年第一台激光器诞生，其间用了近半个世纪.;激光发展的现状;更小 各种工业指示、标记、探测用的半导体激光器或者半导