激光检测技术.ppt

1、激光检测技术,主要内容: 一、 激光的形成原理 二、 激光的特性与用途 三、 激光器 四、 激光检测技术,一、 激光的形成原理 1.光和物质的相互作用 光和物质的相互作用有三种不同的基本过程：自 发辐射、受激辐射和受激吸收。 (1) 自发辐射,自发发射过程,(2)受激吸收 (3)受激辐射 2.粒子数反转分布及泵浦过程 物质中处于高能级的原子数超过处于低能级的原子数。物质的这种反 常分布状态叫做粒子数反转分布，粒子的反转分布是产生激光的必要条 件。 能够形成粒子数反转分布的工作物质称为增益介质。,受激辐射过程,把原子送上高能级。把粒子从基态激发到高能级，使在某两个能级之间 实现粒子数反转的过程称

2、为泵浦。 实现泵浦的方法有很多，通常采用以下几种： (1) 光泵浦 (2) 电泵浦 (3) 化学反应 3. 谐振腔的共振作用与激光的形成 在增益介质的两端安装两块相互平行的反射镜，一块为全反射镜（反射 率近似为1），另一块为部分反射镜（反射率必须大于某一值），构成一 个光学共振腔（又称谐振腔）。谐振腔对光的模式有选择作用，即对光的 频率、相位、偏振及传播方向有严格的选择。,要形成激光，首先必须利用激励能源，即泵浦激 活介质内部的一种粒子，使其在某些能级间实现粒 子数反转分布，这是形成激光的前提条件。同时， 还必须有使光产生放大作用的增益介质和使光产生 共振作用的谐振腔。泵浦、增益介质和谐振腔是

3、激 光产生的三要素。同时光在谐振腔内来回一次所获 得的增益必须等于或大于它所遭受的各种损耗之 和。,二、激光的特性与用途 激光的高方向性：根据这一特性可制成激光准直仪； 激光的高亮度：利用激光能量高度集中的特性，进行精密焊接、打孔及切割 ； 激光的高单色性 ：在小孔、细丝、狭缝等小尺寸的衍射测量中得到了广泛的应用； 激光的高相干性：全息摄影就是利用了激光相干性好的这一特征。,三、激光器 分类 根据激光器的工作物质可以把激光器分为以下几类 固体激光器 如红宝石、钕玻璃、掺钕钇铝（石榴石YAG）激光器等 气体激光器 如He-Ne激光器 半导体激光器 如砷化镓二极管激光器 液体激光器 如染料激光器

4、化学激光器 如碘原子激光器 其他激光器 X射线、薄膜、光纤激光器等,2. 激光器的结构与工作原理 以氦氖激光器为例 除激励电源之外，氦氖激光器通常包括放电管、电极和谐振腔等基 本组成部分。根据放电管和组成谐振腔的两块反射镜的连接方式，可将 氦氖激光器分为内腔式、半内腔式（半外腔式）和外腔式三种结构型 式。在放电管中按一定比例和压力充上氦氖混合气体。,四、应用举例 1. 激光的载波测温技术,激光载波测温原理方框图,激光载波测温的发射部分 RT-热敏电阻；V1-单结晶体管；V2-晶闸管； 脉冲调频波 T1，T2-脉冲变压器,调频波解调原理 (a) LC谐振电路；（b）谐振曲线；（c）调频波及调幅波,激光准直测量技术 激光准直仪按工作原理可分为振幅测量法、干涉测量法和偏振测量法。 干涉测量法是在以激光束作为直线基准的基础上，又以光的干涉原理 进行读数来进行直线度测量的。 1楔形板干涉法,楔形板干涉法原理 1-激光器；2-倒置望远镜；3-靶基座；4-楔形分光板；5-观察屏,2. 双频激光干涉法,双频激光干涉法原理 1-激光器；2-1/4波片；3-半反半透镜；