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激光基础知识 2020 4 8 1 主要内容 什么是激光 激光的发明和产生激光的物理特性激光器的基本结构和分类激光的生物学特性 2020 4 8 2 光谱图 2020 4 8 3 什么是激光 2020 4 8 4 LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation 激光 LASER 2020 4 8 5 激光的发明及发展 1916年 爱因斯坦的感应受激辐射理论1950年 光泵浦1951年 核自旋能级反转1954年 MASER 微波受激辐射放大器 的发明 使科学家将概念引到光学领域 1958年 H 汤斯 美 和N G 巴索夫 俄 引入激光 LASER 的概念1960年 第一台激光器 红宝石 掺铬氧化铝晶体 问世 美国休斯公司 T H Maiman博士研制成功 2020 4 8 6 1962年 He Ne激光器 632 8nm 1964年 CO2激光器 10 6 m 1970年准分子激光器 Xe176nm 2020 4 8 7 激光的物理特性 单色性好谱线宽度 几个nm方向性强 几个毫弧度立体角亮度极高高出太阳7 14个量级相干性好 2020 4 8 8 激光的单色性 激光的发光机制和谐振腔结构粒子数反转只有特定波长满足干涉加强条件 形成有效振荡气体最好 固体次之 半导体激光器最差 2020 4 8 9 激光的方向性 激光与激发它的光波方向相同谐振腔只准沿轴向传播的光振荡 2020 4 8 10 激光的高亮度和强度 亮度 单位面积单位立体角内传出去的功率发光在输出端面 发光面积小方向性好 即发散角小发光时间短 Q 开关技术为ns级 锁模技术为ps和fs级强度 被照射表面激光的强弱可以用透镜来增大 2020 4 8 11 激光的相干性 激光是同相位的光 光的相位间有一定的规律性相干的程度叫做相干性 2020 4 8 12 激光器的基本结构 激光全反射镜半反射镜谐振腔 泵浦源 激光工作物质 2020 4 8 13 激光器的结构 谐振腔 全反镜 泵浦源 半反镜 激光 激光介质 2020 4 8 14 激光的分类 按激光介质分类 固体激光 Ho YAG Nd YAG Er YAG Alexandrite 半导体泵浦固体激光 泵浦源为LD 气体激光 Ar Kr CO2 ExcimerLaser He Ne 液体激光 染料激光 半导体激光 LD LaserDiode 2020 4 8 15 按激光的工作方式分类 连续激光器 连续输出 脉冲激光器 连续输出时间 0 25s 2020 4 8 16 ContinuousWave Time Power Time Power Q Switch UltraPulse LongPulse 激光的模式 Power QSwitched 2020 4 8 17 什么是 开关 代表激光器共振腔的品质因子 值越高 表示共振腔的损耗越小 Q开关是插入共振腔的一个开关器件 当工作物质正被泵浦时 Q开关处于关断状态 亚稳态聚积的粒子越来越多 直到聚积到很高时 将Q开关打开 所有粒子一齐跃迁到终态 产生一个巨大的光脉冲 脉宽 1 100ns 2020 4 8 18 什么是锁模 在自由运转的激光器中 各种模式的振荡之间没有固定的振幅和相位 输出是许多杂乱无章的尖峰叠加而成 功率是按时间统计的平均值 锁模激光是迫使各种振荡模式保持固定的相位关系 改善激光输出的相干程度 使振荡时间关系确定 输出超短脉冲 脉宽 100ps 数十微微秒以下而峰值功率极高的极窄脉冲 2020 4 8 19 激光的单位 1joule 0 24caloriewatt joule secondPower energy second 2020 4 8 20 波长的单位 Themetricsystem meteristhebasicunit milli onethousandth 10 3 micro onemillionth 10 6 nano onebillionth 10 9 1nanometer nm 1 1 000 000 000me