《现代物理技术》激光原理及激光技术的应用

1、16.1.1 激光器原理粒子数的反转状态 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数 各种激光器的基本工作原理均相同，装置的组成部分包括激励（或泵浦）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔三部分 激光工作物质是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系 激励(泵浦)系统是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置 光学共振腔通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成 16.1.2 激光器的种类1.气体激光器2.液体、化学激光器3.固体激光器4.“隐身”和“变色”激光器16.1.3 激光的巨大应用1激光光谱学光谱分析是研究物质结

2、构的重要手段。激光引入光谱分析后，至少从五个方面扩展和增强了光谱分析能力：(1)分析的灵敏度大幅度提高；(2)光谱分辨率达到超精细程度；(3)可进行超快（10-100 fs（飞妙即s）量级）光谱分析；(4)把相干性和非线性引入光谱分析（5）。光谱分析用的光源波长可调。自从激光引入之后， 先进的光谱分析已经激光化了。2激光在医学上的应用激光医学包括激光诊断和检测以及激光医疗两大类。 激光诊断与检测利用了激光具有非常高的光子简并度特点。这种高简并度使同一量子态具有非常高的光子数，可以记录生物组织的三维信息，研究微观结构的运动和瞬态变化，从而精确测定微观结构，显示正常组织与非正常组织差别，从而检查是

3、否有病变。目前常用的有激光荧光屏诊断法，激光多普勒测速检测法，激光散射喇曼光谱检测法，激光CT等。 激光医疗主要利用激光能量在时间、空间、波长上高度集中的特性。如飞秒激光能以极低的饿能量获得极高的光强，且因超快，故其激光能量丝毫不扩散到焦点以外，这使得聚焦飞秒激光光束成为常规长脉冲激光无法比拟的饿锐利而精密的手术刀。激光医疗几乎遍及眼科、皮肤科、妇科、肛肠科以及消化道泌尿科和心血管、骨科、牙科等专科 3激光在军事上的应用由于激光具有方向性好，能量高度集中等物理特性，所以它自60年代问世以来倍受军界青睐，被广泛应用于测距、通信、制导等方面。而激光武器更是一种世人关注的新型武器。它利用激光速的辐射

4、能量摧毁对方目标或使对方部队丧失战斗能力 激光武器的杀伤机理是 激光武器发出高能激光束照射目标后部分能量被目标吸收转化为热能，引起烧蚀效应。与此同时，由于目标表面材料急剧汽化，蒸汽高速向外膨胀，在极短的时间内给目标以强大的反冲作用，在目标中形成激波，从而又引起目标材料的断裂，或损害，此即激波效应 4光在生物技术上的应用激光在生物上的应用主要有基因工程例如：激光外源导入基因法使基因转化，利用激光辐照使染色体突变等； 激光细胞工程 激光催陈技术 激光植物育种技术 5激光在工业上的应用在工业方面，激光广泛利用于材料加工、退火、材料的更换、装置制作、测量、表面成色、焊接和集成电路裂缝的检查、三维表面测量、光学验证功率以及激光辐照的易变性等。 6激光在其它方面的应用 激光在自控和远程控制中有广泛的应用 而激光在控制的某些方面优于电子学 激光也是信息