1激光原理绪论课件

1、华中科技大学武昌分校2系,64课时，111周,激光原理与技术,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,参考书目: 1. 陈家璧激光原理及应用电子工业出版社 2. 阎吉祥激光原理与技术高等教育出版社 3. 陈钰清等激光原理浙江大学出版社2000 4. 俞宽新等激光原理与激光技术北京工业大学出版社 2001 5. 马养武等激光器件浙江大学出版社2001 6. 邓开发等激光技术与应用国防科技出版社 7. 雷仕湛激光技术手册科学出版社1992,教材： 1. 周炳琨等激光原理国防工业出版社2001 2. 蓝信钜激光技术科学出版社2001,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光的基本原理（本课程主要内容）,

2、波 （准备知识） 光的相干性 （激光原理第一章） 光与物质的相互作用 （激光原理第四章） 连续激光器，脉冲激光器 （激光原理第五、六章） 高斯光束的特性 （激光原理第二章） 激光谐振腔 （激光原理第二章） 典型激光器 （介绍） 基本的激光技术（调制，调Q, 锁模） （激光技术1，2，3，7章）,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,第一章 激光的基本原理,激光发展简史 光波 光的相干性 光的受激辐射 激光特性,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光发展简史,一、激光的发展（光辐射理论的发展） 17世纪 光的本性 19世纪 光的波动本性理论有进一步发展 19世纪下半叶 麦克斯韦方程组 20世纪初

3、 出现黑体辐射、原子线状光谱、光电效应、光化学效应等 1900 普朗克提出：电磁辐射源体系能量量子化黑体辐射定律 1905 爱因斯坦提出光子说 1916 爱因斯坦提出受激辐射的概念 1930 电磁辐射场与原子体系相互作用时可能发生三种过程 1950 微波技术产生,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,1951 Townes提出受激微波放大（Maser） 1954 氨分子微波发射器（实现粒子数反转） 1958 Schawlow、Townes设计了激光器 1960 Ruby激光出光（休斯实验室Maiman、Lamb） HeNe Laser出光（贝尔实验室Javer） 1961 长春光机所Ruby L

4、aser 1962 HeNe Laser出光 1964 上光所成立,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,LASER- Light Amplification for StimulatedEmission of Radiation,1960年Mamain发明第一台激光器红宝石激光 694.3nm,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,（汤斯，巴索夫，普罗霍罗夫64年Nobel奖） （肖洛，布洛姆伯根，西格巴恩81年Nobel奖）,华中科技大学武昌分校2系光

5、信教研室,激光未来的发展？,超短脉宽 超高强度 超短波长,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,新型超高强度超短脉宽（简称：超强超短）激光的出现与迅猛发展，为人类提供了前所未有的全新的实验手段与极端的物理条件。,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,目前，还只有在核爆中心，恒星内部，或是黑洞边缘等中才能找到相应的极端物理条件。上述极端的物理条件不仅是在极短时间尺度内、而且能够在高重复频率（1Hz-1kHz）运行的状态下，在普通实验室的条件下（即小型化或台式）实现的。,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,阿秒科学时代的到来,阿秒脉冲的出现具有非常重要的意义，使超快科学的研究进入了一个全新的领域，正如

6、飞秒脉冲可以用于观察分子、原子运动一样，阿秒脉冲则可以跟踪电子的运动，观察原子和分子中电子的弛豫过程，如内壳层电子的动力学行为等。,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,目前功率最高的Ti:Sapphire 激光器(0.85PW） 日本原子能研究所; 英国RAL已经在Vulcan 激光器上完成了从100TW到PW的升级； 美国和法国正在对他们的激光器进行百TW到PW的升级。,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,将激光的波长推进到超短甚至X射线波段，当前也仍是激光高技术中的重要前沿领域之一。它在科学技术的众多领域、相关高技术以及军事上都有着令人瞩目的革命性应用前景 VUV 200 0.2nm XU

7、V 100 0.2nm X-ray 30 0.01nm soft-X-ray 30 0.2nm hard-X-ray 0.2 0.01nm,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,X射线波段激光可能带来的革命性应用前景,对生物学家 X射线全息，显微术和显微外科等 对物理学家 单色，偏振，可调谐，强的短波长光源 对核聚变专家 X射线干涉术 对半导体制造等工业 X射线光刻，显微,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光分类：,1、工作介质 气体激光器：He-Ne, Ar+, CO, CO2, XeF, KrCl 固体激光器: Ruby, YAG, YLF, Ti:Sapphire 染料激光器: DCM

8、, R6G 半导体激光：GaN, GaAs 自由电子激光：电子在周期静磁场中通过相干辐射 2、激光特性 连续 脉冲（ 调Q、锁模）,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,He-Ne激光器,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,Ar+离子激光器,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,染料激光器,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,固体激光器 Nd-YAG,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,Nd-YAG,紧凑型Nd:YAG激光器,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,3900S连续波可调谐钛蓝宝石激光器 MG连续波固态绿光激光器,华

9、中科技大学武昌分校2系光信教研室,Tsunami超快钛蓝宝石激光器,Spitfire Pro超快钛蓝宝石放大器,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光的应用,激光信息存储与处理、激光材料加工、激光医学及生物学、激光通讯、激光印刷、激光光谱学、激光化学、激光分离同位素、激光核聚变、激光检测与计量及军用激光技术 在世界激光市场上日本在光电子技术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占首位；而在激光材料加工设备方面则是德国占首位。,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,1：激光在军事上的应用-激光武器,1无需进行弹道计算 2无后座 3操作简便，机动灵活，使用范围广 4无放射性污染，

10、效费比高,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,装有激光瞄具的MP5K冲锋枪,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,舰载激光武器,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,特种作战激光枪,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光雷达,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,2：激光在信息技术领域的应用-全息照相,全息照片和普通照片截然不同 用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹 用一束激光去照射该照片，眼前就会出现逼真的立体景物 从不同的角度去观察，可以看到原来物体的不同侧面 每一片碎片都包括被摄物体的完整信息,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,英女王的全息照片,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,全

11、息图再现像用于艺术创作，视角超过100，景深达6英尺.,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,全息激光防伪标签，已经是一个很大的产业,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光全息存储,利用激光干涉原理将图文等信息记录在感光介质上的大容量信息存储技术,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,DPL大屏幕显示,采用二极管泵浦的固体激光器，倍频输出红绿蓝三基色的激光全色显示 具有色彩十分丰富多彩，亮度高、清晰度高等优点 预计未来10年内在计算机投影仪、大屏幕高清晰显示和数字电视方面得到广泛应用,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光用于光通信,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,医学上的应用,激光穿心术,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光眼科手术,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,激光牙科手术,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,1KHZ/50fs/2mJ 飞秒激光系统Ti:Sapphire,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,华中科技大学武昌分校2系光信教研室,华中科技大学武昌分校2系光信教研室