《Ch激光控制技术》课件.pptVIP

*****************课程目标激光控制技术基础了解激光控制技术的原理和应用，掌握激光器工作原理、激光束控制技术、激光检测技术等基础知识。激光控制系统设计掌握激光控制系统的设计方法，了解激光控制系统的组成部分、功能模块、控制算法等。激光应用案例学习激光控制技术在不同领域的应用案例，了解激光控制技术在工业、医疗、科研等方面的应用场景。实践操作能力通过实践操作，提高对激光控制技术的理解和应用能力，掌握激光控制系统调试、维护等技能。激光基础知识电磁辐射激光属于电磁辐射谱的一部分，波长范围从红外到紫外。光子激光由光子组成，光子是能量的最小单位。相干性激光光束具有相干性，这意味着光子具有相同的频率和相位。激光的特性相干性激光光束具有高度相干性，光波的频率和相位一致。方向性激光束具有良好的方向性，光线平行传播，能量集中。单色性激光束具有高度的单色性，只包含一种频率的光。高亮度激光束具有高亮度，能量高度集中，功率密度很高。激光的分类11.按工作物质分类固体激光器、气体激光器、半导体激光器、染料激光器等。22.按波长分类紫外激光器、可见光激光器、红外激光器等。33.按输出功率分类低功率激光器、中功率激光器、高功率激光器。44.按工作模式分类连续波激光器、脉冲激光器、调Q激光器、锁模激光器等。激光器原理受激辐射当处于高能级的原子受到激光的刺激时，会跃迁到低能级，并释放光子。能量放大激光器通过谐振腔来放大光子，使光子在谐振腔中反复反射，并不断激发更多原子，从而产生高能激光束。谐振腔谐振腔通常由两块平行放置的反射镜构成，反射镜会反射激光，使激光在谐振腔中反复传播，从而产生高能激光束。主要激光器类型气体激光器气体激光器利用气体介质产生激光。常见的类型包括氦氖激光器、氩离子激光器等。气体激光器具有输出功率高、光束质量好的特点。半导体激光器半导体激光器采用半导体材料制成，体积小、效率高、寿命长，广泛应用于光纤通信、激光打印等领域。固体激光器固体激光器以固体材料作为增益介质，例如掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器。固体激光器具有输出功率高、波长可调等优点。染料激光器染料激光器使用有机染料作为增益介质，能够产生连续可调的激光输出，在科学研究领域具有广泛的应用。半导体激光器半导体激光器是一种利用半导体材料的能带结构，通过电子跃迁产生激光的光源。它的主要结构是PN结，通过电流注入激发电子空穴复合，产生光子。半导体激光器具有体积小、效率高、响应速度快、成本低等优点，被广泛应用于光纤通信、激光扫描、光存储等领域。固体激光器固体激光器是使用固体材料作为增益介质的激光器，其主要工作原理是利用掺杂在固体材料中的活性离子在光泵浦作用下实现受激辐射放大，从而产生激光。固体激光器具有输出功率高、光束质量好、工作寿命长等优点，在科学研究、工业加工、医疗器械、军事装备等领域具有广泛应用。气体激光器气体激光器使用气体作为激光介质。气体激光器的结构通常包含一个充满气体的封闭管，该管由两个电极组成，这些电极用来激发气体原子。气体激光器具有许多优点，例如高输出功率、良好的光束质量和长寿命。常见的气体激光器类型包括氦氖激光器（HeNe）、氩离子激光器（Ar+）、二氧化碳激光器（CO2）等。这些激光器在科学研究、医疗保健和工业制造等领域都有广泛的应用。染料激光器染料激光器是一种可调谐激光器，其发射波长取决于所使用的染料。染料激光器通常用于生物学、化学和物理学研究等应用，因为它能够发出非常窄的波长范围的光。染料激光器的工作原理是将染料分子激发到更高能级，然后通过受激辐射发射光子。染料激光器具有高度可调谐性、高输出功率和窄带宽等优点，使其成为多种应用的理想选择。激光束特性方向性激光束方向性极强，光线几乎平行传播，不会像普通光源那样散射。相干性激光束中的光波具有相同的频率和相位，导致光束的能量集中，形成高功率密度。单色性激光束通常只包含一种波长的光，这种单色性可以用于精密测量和光谱分析。偏振性激光束的光波振动方向一致，可用于偏振光技术，如激光扫描显微镜和激光切割。激光器光路设计1光学元件选择根据激光器类型、应用场景，选择合适的反射镜、透镜、分光镜等元件。2光路调整通过调节光学元件的位置和角度，确保激光束的传播方向、聚焦位置、束斑尺寸等符合要求。3光路稳定性通过优化光学元件的固定方式，并使用温度控制系统，确保光路的稳定性，避免激光束漂移。激光调制技术调制原理激光调制技术指的是改变激光束参数的过程，例如强度、频率或偏振状态。常用的调制方法包括强度调制、频率调制和相