激光原理及在军事上的应用

1、20世纪的四大发明：原子弹、半导体、计算机和激光。激光的军事应用自从美国人曼制造了第一台激光，今天人们对激光并不陌生，比如激光切割可以自动止血。全息激光照片可以伪造；有激光照排、激光美容等等。事实上，激光首次用于军事。现代战争离不开激光。未来的战争可能是激光战争。邓小平，1963年，肯尼迪在美国国会展示了一把普通的钢尺，上面有一个用激光打孔的孔。第二天，前苏联部长会议也在新闻发布会上展示了一把普通的钢尺，上面有一个激光打孔的孔。两把钢尺拉开了激光武器。首先，激光技术发展的历史，1917年：爱因斯坦在关于辐射的量子力学的文章中预言了原子受激辐射发光的可能性，即激光的可能性；1917年后近四十年：

2、量子理论的发展；粒子数反转的有效实现：电子与微波技术的发展1954:美国巴索夫的普罗霍罗夫首次实现了氨分子的微波激射器，1960年7月：美国休斯公司实验室麦曼，世界上第一个，1997:朱，菲利普斯和坦诺迪用激光冷却和夹住原子；提出了一种双异质结构来实现半导体激光器的室温工作。1)良好的方向性-激光的发散角小。=25毫弧度，(1千米处10米光斑直径)，2。激光特性，激光，氦氖激光经纬仪，月球红宝石激光器，=0.031罗德，=410-5罗德，光源，2)高亮度，集中能量和高功率激光，=S /r2，能熔化所有的金属，能把所有的非金属变成一缕烟，3)具有良好的单色性，激光的波长或频率范围极小，一束普通的

3、红光，激光，氦氖激光，6328埃(中心频率，(理论值，实际几赫兹)，频率范围：也是氪灯相干性越好，光场中各点光振动的频率和振动方向的一致性越好，相位的相关性越好。相干性越好，光场中任意两点作为光源产生的干涉和衍射条纹越清晰。杨氏双缝干涉、单缝、双缝、屏幕、圆孔衍射。注意：光的单色性越好，它的相干性就越好。他们是统一的。光波是电磁波，如图(1-1)所示。习惯上称之为电矢量光矢量。图(1-1)电磁波和光波的传播；3.回顾光的波粒二象性；1.光的偏振；(1)线偏振光；(2)自然光、光波、光速、频率和波长之间的关系；当在真空中的不同介质中传播时，速度是不同的；3理想单色平面波的表示(简谐波)，(3)平

4、面波的复数表示，线偏振单色平面波的复数表示：复数振幅：模数表示空间中的振幅分布，振幅角(-kz)表示空间中的相位分布，或(4)球面波及其复数表示，球面谐波方程：球面波复数表示：电磁波解的形式场分布：本征模以波矢为标志，自由空间(无边界):本征模：单色平面波，可以存在任意波矢和频率的单色平面波；受限空间(带边界)、驻波、特定值的波矢和特定值的频率。任何电磁场(光场)都可以展开为固有模式的叠加，光子能量：光子动量：光子质量：光子极化：两个独立的极化方向，光子自旋：自旋量子数为整数(玻色-爱因斯坦分布)，光子态。激光原理。第1、4章。产生激光时，光被受激辐射放大，也就是说，激光是受激辐射的光放大辐射

5、。或者激光是受激辐射产生的放大光。什么是受激辐射？什么是光放大？1)光和原子之间的三种相互作用，A)受激吸收，(称为“吸收”)，b)自发辐射，高能级原子(E2)总是自发地跃迁到低能级(E1)，即使没有任何外部激发，并且发射一个频率为，能量h=受激辐射：(由爱因斯坦在1917年提出)一个过程，在这个过程中，高能级原子(E2)被能量仅为h=E2-E1的外部光子激发(或诱导或激发)，因此它跃迁到低能级E1并且精确地发射光子外来光子，受激辐射光子，特征：在受激辐射中，光子倍增并产生光学放大。受激辐射产生的光子与入射光子完全相干；2)激光产生过程，为了有效地产生激光，有必要改变这种分布并形成粒子数反转的

6、状态。粒子数反转状态，粒子数反转状态，我们如何实现粒子数反转？1)提供足够的能量；2)原子在激发态停留一段时间；3)减少损失，不断扩大。粒子数反转状态，实现原子系统粒子数反转和产生受激辐射放大的条件：有足够的能量输入系统激发源，激发从外界吸收能量，使原子系统的原子能够连续地从低能态过渡到高能态，实现粒子数反转过程(也称“激发”，“泵浦”或“泵浦”)。a)光泵浦，如红宝石激光器，b)电子碰撞，如氩离子激光器，电子，c)化学反应，如氘氟化物激光器等。共振转移，如氦氖激光器。必须有一种具有适当能级的工作物质，产生激光的原子系统被称为“工作物质”。所谓适当能级是指存在“亚稳态能级”，即存在激发态寿命约