激光加工技术课件第二章-激光原理与设备.pptx

第二章 激光原理与设备;激光的本质;激光的波长范围;常见的激光波长;§2.1 相关的基本概念;定义：原子从一种能级状态改变到另一种能级状态 辐射跃迁：吸收或辐射光子而产生的能级改变，满足普朗克公式: ?E=hν 无辐射跃迁：改变能级并不吸收或辐射光子，粒子系统与能量交换以其他的方式进行，如粒子运动的动能、振动能等。 分子、离子同样存在一系列不连续的能级，也能产生幅射跃迁;激发态的平均寿命 粒子在不同激发态上停留时间的平均寿命称为该激发态的平均寿命 亚稳态 平均寿命相对较长的激发态称之为亚稳态 例如： 红宝石中的Cr3+ E3 10-9s E2 10-3s ;自发辐射;受激吸收;受激辐射;自发辐射、受激吸收和受激辐射示意图;§2.2 光的受激辐射的产生和放大;实现光发大的条件;工作物质(激活介质)的特点: 处于外界能源激励的非平衡状态下 能级系统的上能级中必须有亚稳态存在,以便实现粒子数反转 必须是增益介质 激励方法 光泵浦　气体放电　电子束激励　化学反应　核泵浦　等 最常用：光　电;激光输出的阈值条件：增益＞损耗;;激光的产生过程;§2.3 谐振腔与激光的模式;无谐振腔时;光学谐振腔的结构与分类;平行平面镜腔 双凹球面镜腔 平面－凹面镜腔 特殊腔： 双凸腔 平凸腔 凹凸腔等;傍轴光线能否在腔内往返无限多次而不从横向逸出，表示腔的损耗大小，“低损耗腔”，“高损耗腔” 稳定性判据：;稳定腔：0g1g21;非稳定腔：g1g20或g1g21;临界腔：g1g2=0或g1g2=1;激光的模式（谐振腔的模式）;纵模: 描述频率特性及光束场强在纵向(光轴方向)的分布;描述激光场强在横向(光轴横截面)上的分布特征TEMmn (Transverse Electromagnetic Wave)m、n：两个垂直方向出现暗线的次数;TEM00:基模,能量密度最集中的模式;低阶模;几种高阶模;§2.4 高斯光束及其传播;高斯光束及其传播;第34页，共52页。;其他稳定腔,等效为一共焦腔;高斯光束在自由空间的传播 已知束腰半径w0，可求出任一点z处的光斑直径及其横截面上的光强分布;高斯光束的反射与聚焦;高斯光束的聚焦;Z=F,有最大值 ZF ,随Z增加而增加 ZF，随Z增加而减小;第40页，共52页。;3)激光束聚焦后的最小光斑;各类激光器简介;气体激光器;准分子激光器; 激光种类 激光特性;化学激光器;液体激光器;固体激光器;固体可调谐激光器;半导体激光器;二极管泵浦固体激光器;自由电子激光器