课件第一部分激光的基本原理

1、第一章 激光的基本原理激光发展简史激光的物理基础激光特性典型激光器简介LASER英文名称的含义是什么？LASER与MASER有何区别？为什么MASER的实现竟然导致了一个新学科的诞生？激光是谁、于何时发明的？什么激光器？激光器的发明克服了哪些困难？为什么梅曼没能获得诺贝尔奖？了解与激光有关的诺贝尔奖获得者 课后自己阅读绪论部分，围绕以下几个问题思考：激光发展简史1917年Einstein的理论预言：光子和原子相互作用包含三种过程:自发辐射、受激吸收和受激辐射（按此模型推导出和实验完全符合的黑体辐射Planck公式），提出在物质与辐射场的相互作用中，构成物质的原子或分子可以在光子的激励下产生光子

2、的受激发射或吸收，预示了有可能利用受激发射实现光放大（Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationLASER ）理论工作指出：受激辐射光波与激励光波同相位、同方向、同频率、同偏振1954年汤斯(Townes)、巴索夫(Basov)、普洛霍洛夫(Prokhorov) 利用原子、分子的受激辐射来放大电磁波的新概念，实现氨分子微波量子振荡器(Maser)-量子电子学1958年汤斯、肖洛(Schawlow)尺度远大于波长的开放式光谐振腔（Fabry-Perot）布隆伯根（Bloembergen）利用光泵浦三能级原子系统实现粒子数反转分布

3、1960年梅曼（Maiman）世界上第一台红宝石激光器1961年：He-Ne激光器、第一台调Q激光器、钕玻璃激光器1962年：砷化镓（GaAs）半导体激光器1963年：激光器的半经典理论1964年：氩离子（ Ar+）激光器、二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器1965年：铌酸锂光参量振荡器1966年：固体锁模激光器、染料激光器1970年：准分子激光器1977年：红外波段的自由电子激光器它的历史是一部典型的交叉学科的发展史：发明了近百种不同类型的激光器件，其发明者都有完全不同的专业背景 各种学科和技术应用激光并形成了许多重要的交叉学科：如光电子学、激光光谱学、 激光化学、非线性光

4、学、激光全息术、激光生物医学、 激光计量、超快光电子学、激光加工处理. 形成了一系列重要技术应用领域，光子产业方兴未艾May 15, 1960: Maimans Ruby laserWorking in the Hughes Research Labs木梳激光雕刻纽扣激光打标贝壳激光雕刻加工木盒激光雕刻加工特种作战激光枪装有激光瞄具的MP5K冲锋枪相干性的光子描述光子的基本性质光波模式和光子状态、相格光子的相干性光子简并度本章内容提要光的受激辐射基本概念黑体辐射的普朗克公式受激辐射和自发辐射概念A21、B21、B12的相互关系受激辐射的相干性光的受激辐射放大实现光放大的条件集居数反转光放大物质的增益系数光的自激振荡 将具有光放大作用的激活物质置于光谐振腔中，可构成激光器。当激活物质的单程增益大于谐振腔的单程损耗时形成光的自激振荡。起振条件？ 光谐振腔的作用？ 提供轴向光波模的反馈及保证激光器的单模（或少数轴向模）振荡。激光的特性 一般通称激光的四性为： 单色性、相干性、方向性和高亮度。 本质上归结为： 激光具有很高的光子简并度。 激光可以在很大的相干体积内有很高的相干光强， 这一特性正是由于受激辐射的本性和激光腔