激光知识普及.doc

激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点：即三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）。 1 单色性好：普通光源发射的光子，在频率上是各不相同的，所以包含有各种颜色。而激光发射的各个光子频率相同，因此激光是最好的单色光源。 由于光的生物效应强烈地依赖于光的波长，使得激光的单色性在临床选择性治疗上获得重要应用。此外，激光的单色特性在光谱技术及光学测量中也得到广泛应用，已成为基础医学研究与临床诊断的重要手段。 2 相干性好：由于受激辐射的光子在相位上是一致的，再加之谐振腔的选模作用，使激光束横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好（由自发辐射产生的普通光是非相干光）。激光为我们提供了最好的相干光源。正是由于激光器的问世，才促使相干技术获得飞跃发展，全息技术才得以实现。 3 方向性好：激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光照射到月球上形成的光斑直径仅有1公里左右。而普通光源发出的光射向四面八方，为了将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置，但即便是最好的探照灯，如将其光投射到月球上，光斑直径将扩大到1 000公里以上。 激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀。另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”。 4 亮度高：激光的亮度可比普通光源高出10121019倍，是目前最亮的光源，强激光甚至可产生上亿度的高温。激光的高能量是保证激光临床治疗有效的最可贵的基本特性之一。利用激光的高能量还可使激光应用于激光加工工业及国防事业等。激光的颜色取决于激光的波长，而波长取决于发出激光的活性物质，即被刺激后能产生激光的那种材料。1,紫外光180nm-316nm,会致角膜炎2,紫外光315nm-400nm,光化学反应3,可见光400nm-780nm,光化学反应和热效应所致的视网膜损伤4,近红外光780nm-1400nm,白内障及视网膜灼伤5,中红外光1400nm-3000m,白内障,角膜灼伤及水分蒸发6,远红外光3000nm-10600nm或以上,角膜灼伤,严重灼伤眼球激光的理论基础起源于大物理学家爱因斯坦，1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论受激辐射。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。 1958年，美国科学家肖洛（Schawlow）和汤斯（Townes）发现了一种神奇的现象：当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了激光原理，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时，都会产生这种不发散的强光-激光。他们为此发表了重要论文，并获得1964年的诺贝尔物理学奖。 1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。 1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器由诞生，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激红宝石。由于红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉，所以当红宝石受到刺激时，就会发出一种红光。在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔，使红光可以从这个孔溢出，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。 前苏联科学家尼古拉巴索夫于1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由p层、n层和形成双异质结的有源层构成。其特点是：尺寸小、p合效率高、响应速度快、波长和尺寸与光纤尺寸适配、可直接调制、相干性好。 一、物质与光相互作用的规律 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。 微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的物质与光相互作用的规律状态（或者简单地表述为处在某一个能级上）。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差E，频率为=E/h（h为普朗克常量）。绿光是近几年普及的,技术突飞猛进,国内取得了巨大发展,虽然在国外已经很普及了,但在国内市场认识层面还是很窄,居然很多朋友对此产品感到非常陌生,不知绿光激光有什么用途,更对此产品之工作原理感到不解,没关系!纤绿精品店工作人员以后有空将陆续讲解一些此方面的知识,本篇主要针对其产生原理作一个讲解,所有半导体激光都是由激光管聚焦产生的,绿光与红光不同的是绿光没有直接发绿光的激光管,只能通过晶体转换,然后扩束准直产生聚焦良好的绿光.先从晶体了解开始:晶体(Nd:YVO4+KTP)Nd：YVO4 晶体是目前用于制作激光二（LD）泵浦的全固态激光器工作物质中最为有效的激光晶体之一，其优良的性能中，包括稳定的化学和物理加工性、较低激光阈值、较大的受激发射截面、高斜率效率以及宽带的泵浦光吸收效率，从而使得Nd：YVO4 晶体得到了越来越广泛的应用。近来，该晶体通过和KTP晶体组合所制作的高功率、高稳定性的红外和绿光激光器已得到了工业化生产和广泛的市场应用.KTP(磷酸氧钛钾)晶体:KTP晶体是目前众多非线性晶体中综合性能最好的晶体之一，其较大的非线性系数，较高的抗光损光损伤阈值及稳定化学特性极高的倍频转化效率（70%）和相对较低廉的价格使其在该类晶体的应用领域中独占鳌头，经久不衰，特别是在1064nm的激光倍频器件的应用中，KTP是最好的晶体材料。LD(808nm)+Nd:YVO4得到1064nm+KTP得到532nm绿激光.绿光模组由激光晶体和非线性晶体结合在一起，在激光谐振腔中，利用808nm波长的LD泵浦光经过激光晶体的增益作用生成1064nm的激光，再经过非线性晶体的倍频作用就可以产生532nm的绿色激光。绿光模组类似于电子元件中的集成电路，具有模块化、集成化的特点，可以批量生产，降低成本。绿光模组在制作方式上采用较为流行的光胶工艺，与胶粘剂粘接相比：结合面无光学空隙，绿光输出功率高，输出模式好，光斑频闪低，可达到连续稳定输出；在20OmW二极管泵浦条件下，晶体尺寸为0.8X0.8X2,其输出绿光功率一般为510mW,另外转换效率和激光二极管及晶体的质量有很大关系,目前市场最先进的技术和材料,转换效率最高可达35%以上。绿光模组在制作激光谐振腔时极其方便，因此成为激光二极管泵浦全固态激光器（DPSSL）的核心部件。DPSSL具有结构紧凑，能量转换效率高、功率大、光束质量好、寿命长、使用方便等优点，是产生低功率绿激光的主要器件之一，在彩色显示、激光娱乐、激光医疗、水下通讯等方面有重要的应用。 对于鸟类而言，视觉是最为敏感的，尤其是对于波长为532nm的绿色激光。TOM500利用这一特性，工作时发出一束直径152mm，波长为532nm的 “棒状”绿色激光，这种激光规格为532nm/500600mW，模拟生物产生视觉反射的条件，绿色激光棒扫射过来时，鸟类犹如看到一根绿色大棒，以此达到驱鸟效果，是目前比较有效的自 动激光驱鸟系统。飞机最怕鸟。要知道，即使只是一只重500克的鸟（比如一只鸽子），和一架速度为370公里/小时的飞机相撞，也会产生高达三吨的冲击力。对飞机来说，几乎和被一颗炮弹击中差不多。因此，国际航空联合会把鸟害定为“A”类航空灾难。鸟怕绿光，因此从激光发射器发出来，也是强烈的绿色光束，这对“鸟辈”来说，有巨大威慑力。 激光驱鸟器发出一束醒目的对视觉安全的二级绿色激光，当照射到鸟类附近时，使鸟类受到惊吓而恐慌逃跑。它发出的绿色激光束能扫射3000米的跑道及草地，往返仅需5-10分钟。该产品适用于飞机场、果园、农田等场所的夜间驱鸟工作。激光驱鸟器发射出的绿色光束，大概一根香蕉那么粗，紧贴机场跑道和停机位的草坪表面横扫过去。鸟以为是绿色的棍子扫了过来，立马逃走。激光驱鸟器不仅是鸟儿们没见过的新武器，而且还能弥补晚上驱鸟的不足。以前人工驱鸟，到了晚上，因为肉眼看不到，打枪什么的根本没用。激光驱鸟器白天可以把绿光调强一些，晚上可以把光调暗一些，都能驱鸟与其他驱鸟方式相比，该驱鸟方式使鸟类没有适应性，而且全天候，全自动扫描跑道，使鸟类栖息和繁衍的环境永久的恶化。激光驱鸟器可以不间断的运转，在没有飞机起降的黎明、黄昏或夜晚，它也持续不断扫射整个机场的草地和跑道。久而久之，影响机