《激光器及光发射机》课件.pptxVIP

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课程简介这门课程将深入探讨激光器及光发射机的工作原理、结构特点、功能特性和应用领域。通过理论讲解和实践实验相结合,帮助学生全面掌握相关知识,为未来从事相关工作做好充分准备。ppbypptppt

激光的基本原理1量子能级跃迁激光原理建立在原子或分子电子在不同能量级之间跃迁的基础之上。当电子从高能量态跃迁到低能量态时会释放出光子。2受激发射当光子与处于激发态的原子或分子作用时,会引发该原子或分子发出与入射光子相同性质的光子,产生受激发射。3群聚放大受激发射产生的大量光子会相互干涉并产生强大的单色、定向的光束,这就是激光的基本原理。

激光的主要特性高度单色性激光光束呈现单一波长,具有极高的单色性,这是其最重要的特性之一。高度指向性激光光束具有极强的指向性,能在很长的距离内保持很小的发散角。高度功率密度激光光束聚集能量于极小的面积,能量密度极高,可用于加工和切割等应用。高度相干性激光光束的波前相位保持一致,具有很高的空间相干性和时间相干性。

激光器的基本组成1增益介质从原子或分子中抽取能量2光腔形成光的反射与干涉3激发源为增益介质提供能量激光器的基本组成包括三个核心部分:增益介质、光腔和激发源。增益介质从原子或分子中吸收能量,光腔则形成光的反射和干涉,激发源为增益介质提供所需的能量。这三者协同作用,共同完成了激光的产生和放大过程。

激光器的工作原理1激发过程通过电磁辐射或其他方式将激光介质中的原子或分子从基态激发到较高能级。2种群反转经过激发,较高能级的粒子数目超过基态,形成种群反转。3光放大通过光刺激诱发辐射,产生的光在反射镜之间往复放大。4光振荡当放大的光足够强大时,在反射镜之间形成受激辐射的光振荡,从而产生激光。激光器的工作过程包括激发、种群反转、光放大及光振荡四个步骤。通过外部能量激发激光介质中的原子或分子,使较高能级粒子数超过基态,从而实现种群反转。随后产生的光子在激光腔内往复放大,最终形成高度单色、定向的激光束。

常见激光器类型气体激光器利用气体作为工作介质的激光器,包括氦-氖激光器、二氧化碳激光器等,广泛应用于工业制造、医疗等领域。固体激光器以固体材料如晶体或玻璃为工作介质的激光器,如红宝石激光器、钕激光器等,适用于医疗、军事等用途。半导体激光器利用半导体材料制成的小型激光器,具有体积小、效率高、寿命长等优点,广泛应用于光通信、光存储等领域。染料激光器以有机染料溶液为工作介质的激光器,能发射可见光和近红外光,用于医疗美容、光谱分析等领域。

气体激光器基本原理气体激光器使用气体作为激光介质,通过利用电子跃迁产生光子激发。常见的气体激光器包括氦-氖激光器、二氧化碳激光器和氩离子激光器等。主要优势气体激光器发射光束质量好、稳定性高、光功率可调范围大、寿命长等优点。它们广泛应用于测量、加工、医疗等领域。

固体激光器晶体结构固体激光器使用单晶或多晶材料作为增益介质,其晶体结构有利于光子激发和限制。常见的材料包括红宝石、钇铝石榴石、钛宝石等。泵浦方式固体激光器通常采用光泵浦的方式,利用闪光灯或激光二极管提供外部能量激发活性离子。这种泵浦方式效率较高,能量转换率也较好。特点优势相比气体激光器,固体激光器体积小、效率高、可靠性强,且可实现高功率输出。因此广泛应用于工业加工、医疗诊断等领域。

半导体激光器1工作原理半导体激光器利用p-n结中载流子复合发光的原理产生激光。通过电注入实现受激辐射,是最简单的固体激光器。2特点半导体激光器体积小、结构简单、可直接电驱动、效率高、调制带宽大、工作寿命长、可集成度高。3主要类型常见的有二极管激光器、VC激光器、VCSEL激光器等。其中VCSEL激光器体积更小,制造工艺更简单。

染料激光器染料结构染料激光器使用有机染料作为增益介质,通过光泵浦激发染料分子实现激光输出。染料分子的能级跃迁决定了输出波长的特性。光学共振腔染料激光器采用简单的光学共振腔结构,包括两个互相平行的反射镜。其中一面镜具有高反射率,另一面镜部分透明以输出激光光束。溶剂配比染料分子需要溶于特定的溶剂中,溶剂的选择和配比会影响激光器的性能。常用溶剂包括酒精、水和各种有机溶剂。

自由电子激光器原理简介自由电子激光器利用自由电子在电磁场中的辐射作用产生激光。其关键组件包括加速器、磁体和谐振腔等,可产生高能量和宽波长范围的激光。广泛应用领域自由电子激光器被广泛应用于工业加工、医疗诊疗、国防武器和基础科学研究等领域,发挥着重要作用。其独特的性能使其成为一种先进而富有潜力的激光技术。技术发展历程自由电子激光器的发展历经几十年的不断探索与进步,从最初的实验室样机到如今的工业应用,其性能和应用范围不断扩大。这一技术正朝着更高效、更小型化的方向发展。

激光器的应用领域1工业应用激光在加工、焊接、切割、打标等工业领域广泛应用,提高了生产效率和产品质

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