激光技術(shù)總結(jié)課件

激光及其應(yīng)用激光及其應(yīng)用1激光激光(laser)是受激輻射光放大(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation)的縮寫。愛因斯坦在1917年研究黑體輻射時(shí)，曾預(yù)言受激輻射的存在，直到1960年，梅曼制成世界上第一臺(tái)激光器——紅寶石激光器。證明了愛因斯坦預(yù)言的正確性。

LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation即Laser，按照其意義來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)為：“受激輻射的光放大”。形象的音譯為“鐳射”，在1964年，根據(jù)錢學(xué)森的建議，將其改稱為“激光”。這也就是我們目前最常見的稱呼了。激光激光(laser)是受激輻射光放大(LightA2激光的發(fā)展過(guò)程

遠(yuǎn)在1893年，在波爾多一所中學(xué)任教的物理教師布盧什就已經(jīng)指出，兩面靠近和平行鏡子之間反射的黃鈉光線隨著兩面鏡子之間距離的變化而變化。他雖然不能解釋這一點(diǎn)，但為未來(lái)發(fā)明激光發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極為重要的現(xiàn)象。1917年,愛因斯坦:可通過(guò)受激輻射方式發(fā)光.激光是在1960年正式問(wèn)世的。但是，激光的歷史卻已有100多年。激光的發(fā)展過(guò)程遠(yuǎn)在1893年，在波爾多一所中學(xué)任教的物理31958年

美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象：當(dāng)他們將閃光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí)，晶體的分子會(huì)發(fā)出鮮艷的、始終會(huì)聚在一起的強(qiáng)光。由此他們提出了“激光原理”，受激輻射可以得到一種單色性、亮度又很高的新型光源。湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。

1958年41960年

1960年，美國(guó)人梅曼(T.H.Maiman)發(fā)明了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。梅曼利用紅寶石晶體做發(fā)光材料，用發(fā)光度很高的脈沖氙燈做激發(fā)光源，獲得了人類有史以來(lái)的第一束激光。在此以后,在激光器品種方面,幾乎每年都有新的、關(guān)鍵性的重大突破.1960年1960年，美國(guó)人梅曼(T.H.Ma51961年在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，伊朗物理學(xué)家賈萬(wàn)研制出了世界上的第一臺(tái)氦氖激光器。另外，61年8月，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所由王之江教授負(fù)責(zé)研制成功了我國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光器，比世界上第一臺(tái)只晚了18個(gè)月?！爸袊?guó)激光之父”。1961年在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，伊朗物理學(xué)家賈萬(wàn)研制出了世界上的61962年：研制成功第一臺(tái)半導(dǎo)體激光器。1963年：第一臺(tái)液體激光器1964年：鎖模激光器1965年：激光參量振蕩器研制成功1966年：制成染料激光器1967年：超短脈沖激光器到目前為止，激光器的品種已達(dá)數(shù)千種之多.1962年：研制成功第一臺(tái)半導(dǎo)體激光器。到目前為止，激光7激光技術(shù)總結(jié)課件8激光技術(shù)總結(jié)課件9激光技術(shù)總結(jié)課件10激光技術(shù)總結(jié)課件11激光技術(shù)總結(jié)課件12激光技術(shù)總結(jié)課件13一、激光的基本原理

1．粒子的能級(jí)

組成物質(zhì)的原子、分子等粒子總是處于一定的能態(tài)或能級(jí)，能量最低的能態(tài)稱為基態(tài)，其它能量較高的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。基態(tài)是最穩(wěn)定的狀態(tài)，通常多數(shù)粒子處在基態(tài)上，當(dāng)一粒子獲得一定的能量躍遷到某一激發(fā)態(tài)時(shí)，它在激發(fā)態(tài)上停留的時(shí)間一般很短，其平均壽命大約在10-9~10-7秒。一、激光的基本原理1．粒子的能級(jí)組成物質(zhì)的原子、分子等142．輻射躍遷的三種基本過(guò)程光與物質(zhì)的相互作用有三種基本過(guò)程，這就是光的吸收、自發(fā)輻射和受激輻射。

1)吸收：假設(shè)E1、E2為某個(gè)粒子的兩個(gè)能級(jí)，如圖所示。一個(gè)處在較低能級(jí)E1上的粒子，吸收一個(gè)能量hn=E2-E1的光子，躍遷到較高的能級(jí)E2上，這一過(guò)程稱為光的吸收。

2．輻射躍遷的三種基本過(guò)程光與物質(zhì)的相互作用有三種基本過(guò)程15受激吸收E1E2hv=E2-E1受激吸收E1E2hv=E2-E1162)自發(fā)輻射：處在高能級(jí)上的粒子可以自發(fā)地輻射光子而躍遷到較低的能級(jí)，這種過(guò)程稱為自發(fā)輻射。如圖所示，自發(fā)輻射光子的能量hn=E2-E1。

自發(fā)輻射發(fā)出的光子的傳播方向、振動(dòng)方向、初相位彼此無(wú)關(guān)。特點(diǎn)2)自發(fā)輻射：處在高能級(jí)上的粒子可以自發(fā)地輻射光子而躍遷到較173)受激輻射：處在高能級(jí)E2上的粒子，在一個(gè)外來(lái)的能量為hn=E2-E1的光子的誘發(fā)下，躍遷到能量較低的能級(jí)E1，同時(shí)釋放出一個(gè)與誘發(fā)光子完全相同的光子的過(guò)程稱為受激輻射。受激輻射發(fā)出的光子的頻率、傳播方向、振動(dòng)方向、初相位與誘發(fā)光子相同。特點(diǎn)3)受激輻射：處在高能級(jí)E2上的粒子，在一個(gè)外來(lái)的能量為h18

受激輻射發(fā)出的光子是同方向、同頻率、同相位、同偏振的。即受激輻射的結(jié)果是入射一個(gè)光子，而出射的卻是完全相同的兩個(gè)光子，即光被放大了。這兩個(gè)光子又會(huì)引起其它原子產(chǎn)生受激輻射。于是在極短的時(shí)間內(nèi)激發(fā)出無(wú)數(shù)個(gè)同樣的光子。這便是激光。受激輻射發(fā)出的光子是同方向、同頻率、同相位、同偏振的。即受19光學(xué)諧振腔在工作物質(zhì)兩端安裝一對(duì)嚴(yán)格平行的反射鏡可以“光放大”。光學(xué)諧振腔在工作物質(zhì)兩端安裝一對(duì)嚴(yán)格平行的反射鏡可以“光放大20二.激光器

1.激光器的結(jié)構(gòu)

①實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)——工作物質(zhì)②使原子被激發(fā)——激勵(lì)裝置③實(shí)現(xiàn)光放大——光學(xué)諧振腔二.激光器1.激光器的結(jié)構(gòu)①實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)——工作物質(zhì)212.激光器的分類按產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)的物態(tài)特性分類固體激光器紅寶石激光器摻釹釔鋁石榴石激光器.對(duì)治療青光眼特別有效.氣體激光器氦氖激光器,當(dāng)今世界用的最多.氬離子激光器:可用其進(jìn)行眼科手術(shù),是焊接視網(wǎng)膜的理想光源.半導(dǎo)體激光器砷化鎵激光器:體積小,輸出波長(zhǎng)在紅外區(qū)，所以保密性好，適合用于軍艦、飛機(jī)和坦克上。2.激光器的分類按產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)的物態(tài)特性分類22液體激光器以液體染料為工作物質(zhì)的染料激光器于1966年問(wèn)世,廣泛應(yīng)用于各種科學(xué)研究領(lǐng)域?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的能產(chǎn)生激光的染料,大約在500種左右。這些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機(jī)塑料中以固態(tài)出現(xiàn)，或升華為蒸汽，以氣態(tài)形式出現(xiàn)。所以染料激光器也稱為“液體激光器”。染料激光器的突出特點(diǎn)是波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)。燃料激光器種類繁多,價(jià)格低廉,效率高,輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美,應(yīng)用于分光光譜、光化學(xué)、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)?；瘜W(xué)激光器如：氟原子和氫原子“死光武器”液體激光器23原子激光器1997美國(guó)麻省理工學(xué)院鈉原子X射線激光器在科研和軍事上有重要價(jià)值，應(yīng)用于激光反導(dǎo)彈武器中具有優(yōu)勢(shì)；生物學(xué)家用X射線激光能夠研究活組織中的分子結(jié)構(gòu)或詳細(xì)了解細(xì)胞機(jī)能;用X射線激光拍攝分子結(jié)構(gòu)的照片,所得到的生物分子像的對(duì)比度很高。原子激光器24自由電子激光器

這類激光器比其他類型更適于產(chǎn)生很大功率的輻射。它的工作機(jī)制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬(wàn)伏高能調(diào)整電子束，經(jīng)周期磁場(chǎng)，形成不同能態(tài)的能級(jí)，產(chǎn)生受激輻射.世界第一臺(tái)自由電子激光器于1977年問(wèn)世，中國(guó)第一臺(tái)自由電子激光器于1985年問(wèn)世。自由電子激光器的能量是由外場(chǎng)加速后的自由電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)換而成的。其輸出功率可達(dá)很高水平，在加工、反導(dǎo)、雷達(dá)、通信、光化學(xué)等方面都有很大的用途，所以它一問(wèn)世就受到各國(guó)科技界的重視。

自由電子激光器25幾種激光器幾種激光器26CO2激光器CO2激光器27夏普公司發(fā)布了筆記本電腦藍(lán)光或HDDVD光驅(qū)使用的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器GH04020A4G。其直徑僅3.3mm，是世界上最小的藍(lán)光光頭。

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普通光源的發(fā)光機(jī)理是自發(fā)輻射，就好象擁擠的人群從剛散場(chǎng)的電影院走出，男女不一、高矮各異、衣著萬(wàn)千；人們有的向東，有的向西，雜亂無(wú)章。而激光的發(fā)射機(jī)理是受激輻射，就好象是解放軍的儀仗隊(duì)，身體整齊、衣著統(tǒng)一、步調(diào)一致、向著一個(gè)方向前進(jìn)。三.激光的特性特性：1.方向性好，2.亮度高、強(qiáng)度大，3291.方向性好激光是受激輻射發(fā)光，且有光學(xué)諧振腔，使得激光基本上沿諧振腔的軸線方向傳播，發(fā)散角很小（可＜10-7弧度），接近于平行光。地球月球38萬(wàn)公里激光：1公里而最好的普通光源：1000多公里光斑直徑發(fā)散面積相差：100萬(wàn)倍1.方向性好激光是受激輻射發(fā)光，且有光學(xué)諧振腔，使得激光基本30激光微光束手術(shù)刀，能方便的對(duì)細(xì)胞、染色體、遺傳基因等進(jìn)行切割、穿孔、移植、焊接等手術(shù)。1960年世界上第一臺(tái)紅寶石激光器問(wèn)世后，1961年即用于治療視網(wǎng)膜脫落，1963年激光光刀用于腫瘤切割。70年代醫(yī)用激光治療機(jī)在臨床各科得到廣泛應(yīng)用。激光以其特有的優(yōu)越性能解決了許多傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的難題。視網(wǎng)膜剝離眼底血管病變、虹膜切開、青光眼等一大批眼科疾患均能用激光治療。激光手術(shù)刀具有術(shù)中出血少，可減少細(xì)菌感染等優(yōu)點(diǎn)。激光與中醫(yī)針灸術(shù)結(jié)合而形成的“光針”，對(duì)鎮(zhèn)痛、哮喘、遺尿、高血壓等有一定療效。應(yīng)用１：激光微光束技術(shù)激光微光束手術(shù)刀，能方便的對(duì)細(xì)胞、染色體、遺傳基因等進(jìn)行切割31應(yīng)用２：激光針優(yōu)點(diǎn):①“扎針”時(shí)沒有疼痛.②可避免滯針、斷針、交叉感染應(yīng)用３：激光測(cè)距測(cè)月，誤差：1m應(yīng)用４：激光雷達(dá)

能自動(dòng)精確跟蹤飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等高速飛行體應(yīng)用５：激光制導(dǎo)武器命中率大大提高

322.亮度高應(yīng)用1:激光武器在軍事領(lǐng)域，激光能量提高，可以制成摧毀敵機(jī)和導(dǎo)彈的光武器。應(yīng)用2:激光致盲武器因?yàn)榧す獾哪芰考性诤苄〉慕嵌葍?nèi)，所以，作為光源，其亮度很高。如：一臺(tái)幾毫瓦的氦氖激光器的亮度比太陽(yáng)光的亮度高幾百倍；一個(gè)較亮一點(diǎn)的激光的亮度比太陽(yáng)表面的亮度還要高100億倍。2.亮度高應(yīng)用1:激光武器因?yàn)榧す獾哪芰考性诤苄〉慕嵌?3激光作為武器，有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以用光速飛行，每秒30萬(wàn)公里，任何武器都沒有這樣高的速度。它一旦瞄準(zhǔn)，幾乎不要什么時(shí)間就立刻擊中目標(biāo)，用不著考慮提前量。另外，它可以在極小的面積上、在極短的時(shí)間里集中超過(guò)核武器100萬(wàn)倍的能量，還能很靈活地改變方向，沒有任何發(fā)射性污染，因而具有常規(guī)威懾力量。激光作為武器，有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先，34

激光武器分為三類：一是致盲型。二是近距離戰(zhàn)術(shù)型，可用來(lái)?yè)袈鋵?dǎo)彈和飛機(jī)。1978年美國(guó)進(jìn)行的用激光打陶式反坦克導(dǎo)彈的試驗(yàn)，就是用的這類武器。三是遠(yuǎn)距離戰(zhàn)略型。這類的研制困難最大，但一旦成功，作用也最大，它可以反衛(wèi)星、反洲際彈道導(dǎo)彈，成為最先進(jìn)的防御武器。激光武器的效費(fèi)比是比較高的。在防空武器方面，當(dāng)前主體是導(dǎo)彈，激光武器與之相比消耗費(fèi)用要便宜得多。例如，一枚“愛國(guó)者”導(dǎo)彈要60－70萬(wàn)美元，一枚短程“毒刺”式導(dǎo)彈要2萬(wàn)美元，而激光發(fā)射一次僅需數(shù)千美元，今后隨著技術(shù)的發(fā)展，激光發(fā)射一次的費(fèi)用可降至數(shù)百美元。激光武器分為三類：一是致盲型。二是近距35機(jī)載激光武器(ABL)，ABL的目標(biāo)是研制裝在經(jīng)過(guò)改造的波音747飛機(jī)上安裝激光武器，用于從高空攻擊敵方的戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈。

機(jī)載激光武器(ABL)，ABL的目標(biāo)是研制裝在經(jīng)過(guò)改造的波音36激光技術(shù)總結(jié)課件37應(yīng)用1:激光光波拍頻技術(shù)

可用來(lái)測(cè)量極其緩慢的速度(每秒移動(dòng)幾個(gè)微米).拍攝鮮花的綻放過(guò)程.應(yīng)用2:激光測(cè)長(zhǎng)可用光波波長(zhǎng)作為單位進(jìn)行測(cè)量,這種光尺測(cè)量準(zhǔn)確，光的單色性越好,測(cè)量的最大長(zhǎng)度越大.3.單色性好單色性最好的氪燈：5×10-4nm紅色氦氖激光：＜1×10-8nm波長(zhǎng)譜線寬度：630~760紅外紫外藍(lán)青綠黃橙紅紫nm白光:應(yīng)用1:激光光波拍頻技術(shù)3.單色性好單色性最好的氪燈：5×384.相干性好物理學(xué)中常用“相干長(zhǎng)度”來(lái)表示光的相干性,光源的相干長(zhǎng)度越長(zhǎng),光的相干性就越好.鈉光：約為0.058cm;單色性最好的普通光源氪燈:38.5cm；激光：幾十~幾百km普通光源發(fā)出的自然光,其相干長(zhǎng)度與光波波長(zhǎng)具有相同的數(shù)量級(jí)；4.相干性好物理學(xué)中常用“相干長(zhǎng)度”來(lái)表示光的相干性39應(yīng)用1：引發(fā)核聚變利用激光的相干性，將其能量會(huì)聚在空間極小的區(qū)域內(nèi)，可用于引發(fā)核聚變。例：若把核燃料做成比芝麻還小的固體微型小球，然后用激光作為點(diǎn)火器去照射它，就可使微型小球加熱到上億攝氏度的高溫，產(chǎn)生的能量密度高達(dá)1015J/cm3。這樣高的能量密度相當(dāng)于幾十噸炸藥在1m3體積內(nèi)爆炸所產(chǎn)生的能量，達(dá)到了原子爆炸時(shí)的超高能量密度的數(shù)量級(jí)。應(yīng)用1：引發(fā)核聚變40應(yīng)用2：激光全息技術(shù)

而全息照相術(shù)不僅在底片上記錄物光的強(qiáng)弱情況，同時(shí)還要把物光的相位記錄下來(lái)，即把物光的所有信息全部記錄下來(lái)，并通過(guò)一定的手續(xù)，“再現(xiàn)”出物體的立體圖像。由于全息照片記錄了景物光波的全部信息，所以再現(xiàn)出來(lái)的景象和原來(lái)的一模一樣。全息照片再現(xiàn)出來(lái)的景象是如此逼真，使人產(chǎn)生身臨其境之感。

普通照相術(shù)，是把從物體表面反射的光或物體本身發(fā)出的光（統(tǒng)稱物光）的強(qiáng)弱變化記錄在底片上，再在照相底片上顯示出物體的平面圖象。應(yīng)用2：激光全息技術(shù)而全息照相術(shù)不僅在底片上記錄41

1.激光打孔激光技術(shù)在工業(yè)中的使用1.激光打孔激光技術(shù)在工業(yè)中的使用422.激光切割2.激光切割433.激光焊接3.激光焊接444.激光熱處理4.激光熱處理455.激光微調(diào)5.激光微調(diào)466.激光雕刻6.激光雕刻477.快速成型7.快速成型48激光及其應(yīng)用激光及其應(yīng)用49激光激光(laser)是受激輻射光放大(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation)的縮寫。愛因斯坦在1917年研究黑體輻射時(shí)，曾預(yù)言受激輻射的存在，直到1960年，梅曼制成世界上第一臺(tái)激光器——紅寶石激光器。證明了愛因斯坦預(yù)言的正確性。

LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation即Laser，按照其意義來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)為：“受激輻射的光放大”。形象的音譯為“鐳射”，在1964年，根據(jù)錢學(xué)森的建議，將其改稱為“激光”。這也就是我們目前最常見的稱呼了。激光激光(laser)是受激輻射光放大(LightA50激光的發(fā)展過(guò)程

遠(yuǎn)在1893年，在波爾多一所中學(xué)任教的物理教師布盧什就已經(jīng)指出，兩面靠近和平行鏡子之間反射的黃鈉光線隨著兩面鏡子之間距離的變化而變化。他雖然不能解釋這一點(diǎn)，但為未來(lái)發(fā)明激光發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極為重要的現(xiàn)象。1917年,愛因斯坦:可通過(guò)受激輻射方式發(fā)光.激光是在1960年正式問(wèn)世的。但是，激光的歷史卻已有100多年。激光的發(fā)展過(guò)程遠(yuǎn)在1893年，在波爾多一所中學(xué)任教的物理511958年

美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象：當(dāng)他們將閃光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí)，晶體的分子會(huì)發(fā)出鮮艷的、始終會(huì)聚在一起的強(qiáng)光。由此他們提出了“激光原理”，受激輻射可以得到一種單色性、亮度又很高的新型光源。湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。

1958年521960年

1960年，美國(guó)人梅曼(T.H.Maiman)發(fā)明了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。梅曼利用紅寶石晶體做發(fā)光材料，用發(fā)光度很高的脈沖氙燈做激發(fā)光源，獲得了人類有史以來(lái)的第一束激光。在此以后,在激光器品種方面,幾乎每年都有新的、關(guān)鍵性的重大突破.1960年1960年，美國(guó)人梅曼(T.H.Ma531961年在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，伊朗物理學(xué)家賈萬(wàn)研制出了世界上的第一臺(tái)氦氖激光器。另外，61年8月，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所由王之江教授負(fù)責(zé)研制成功了我國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光器，比世界上第一臺(tái)只晚了18個(gè)月?！爸袊?guó)激光之父”。1961年在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，伊朗物理學(xué)家賈萬(wàn)研制出了世界上的541962年：研制成功第一臺(tái)半導(dǎo)體激光器。1963年：第一臺(tái)液體激光器1964年：鎖模激光器1965年：激光參量振蕩器研制成功1966年：制成染料激光器1967年：超短脈沖激光器到目前為止，激光器的品種已達(dá)數(shù)千種之多.1962年：研制成功第一臺(tái)半導(dǎo)體激光器。到目前為止，激光55激光技術(shù)總結(jié)課件56激光技術(shù)總結(jié)課件57激光技術(shù)總結(jié)課件58激光技術(shù)總結(jié)課件59激光技術(shù)總結(jié)課件60激光技術(shù)總結(jié)課件61一、激光的基本原理

1．粒子的能級(jí)

組成物質(zhì)的原子、分子等粒子總是處于一定的能態(tài)或能級(jí)，能量最低的能態(tài)稱為基態(tài)，其它能量較高的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。基態(tài)是最穩(wěn)定的狀態(tài)，通常多數(shù)粒子處在基態(tài)上，當(dāng)一粒子獲得一定的能量躍遷到某一激發(fā)態(tài)時(shí)，它在激發(fā)態(tài)上停留的時(shí)間一般很短，其平均壽命大約在10-9~10-7秒。一、激光的基本原理1．粒子的能級(jí)組成物質(zhì)的原子、分子等622．輻射躍遷的三種基本過(guò)程光與物質(zhì)的相互作用有三種基本過(guò)程，這就是光的吸收、自發(fā)輻射和受激輻射。

1)吸收：假設(shè)E1、E2為某個(gè)粒子的兩個(gè)能級(jí)，如圖所示。一個(gè)處在較低能級(jí)E1上的粒子，吸收一個(gè)能量hn=E2-E1的光子，躍遷到較高的能級(jí)E2上，這一過(guò)程稱為光的吸收。

2．輻射躍遷的三種基本過(guò)程光與物質(zhì)的相互作用有三種基本過(guò)程63受激吸收E1E2hv=E2-E1受激吸收E1E2hv=E2-E1642)自發(fā)輻射：處在高能級(jí)上的粒子可以自發(fā)地輻射光子而躍遷到較低的能級(jí)，這種過(guò)程稱為自發(fā)輻射。如圖所示，自發(fā)輻射光子的能量hn=E2-E1。

自發(fā)輻射發(fā)出的光子的傳播方向、振動(dòng)方向、初相位彼此無(wú)關(guān)。特點(diǎn)2)自發(fā)輻射：處在高能級(jí)上的粒子可以自發(fā)地輻射光子而躍遷到較653)受激輻射：處在高能級(jí)E2上的粒子，在一個(gè)外來(lái)的能量為hn=E2-E1的光子的誘發(fā)下，躍遷到能量較低的能級(jí)E1，同時(shí)釋放出一個(gè)與誘發(fā)光子完全相同的光子的過(guò)程稱為受激輻射。受激輻射發(fā)出的光子的頻率、傳播方向、振動(dòng)方向、初相位與誘發(fā)光子相同。特點(diǎn)3)受激輻射：處在高能級(jí)E2上的粒子，在一個(gè)外來(lái)的能量為h66

受激輻射發(fā)出的光子是同方向、同頻率、同相位、同偏振的。即受激輻射的結(jié)果是入射一個(gè)光子，而出射的卻是完全相同的兩個(gè)光子，即光被放大了。這兩個(gè)光子又會(huì)引起其它原子產(chǎn)生受激輻射。于是在極短的時(shí)間內(nèi)激發(fā)出無(wú)數(shù)個(gè)同樣的光子。這便是激光。受激輻射發(fā)出的光子是同方向、同頻率、同相位、同偏振的。即受67光學(xué)諧振腔在工作物質(zhì)兩端安裝一對(duì)嚴(yán)格平行的反射鏡可以“光放大”。光學(xué)諧振腔在工作物質(zhì)兩端安裝一對(duì)嚴(yán)格平行的反射鏡可以“光放大68二.激光器

1.激光器的結(jié)構(gòu)

①實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)——工作物質(zhì)②使原子被激發(fā)——激勵(lì)裝置③實(shí)現(xiàn)光放大——光學(xué)諧振腔二.激光器1.激光器的結(jié)構(gòu)①實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)——工作物質(zhì)692.激光器的分類按產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)的物態(tài)特性分類固體激光器紅寶石激光器摻釹釔鋁石榴石激光器.對(duì)治療青光眼特別有效.氣體激光器氦氖激光器,當(dāng)今世界用的最多.氬離子激光器:可用其進(jìn)行眼科手術(shù),是焊接視網(wǎng)膜的理想光源.半導(dǎo)體激光器砷化鎵激光器:體積小,輸出波長(zhǎng)在紅外區(qū)，所以保密性好，適合用于軍艦、飛機(jī)和坦克上。2.激光器的分類按產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)的物態(tài)特性分類70液體激光器以液體染料為工作物質(zhì)的染料激光器于1966年問(wèn)世,廣泛應(yīng)用于各種科學(xué)研究領(lǐng)域?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的能產(chǎn)生激光的染料,大約在500種左右。這些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機(jī)塑料中以固態(tài)出現(xiàn)，或升華為蒸汽，以氣態(tài)形式出現(xiàn)。所以染料激光器也稱為“液體激光器”。染料激光器的突出特點(diǎn)是波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)。燃料激光器種類繁多,價(jià)格低廉,效率高,輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美,應(yīng)用于分光光譜、光化學(xué)、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)。化學(xué)激光器如：氟原子和氫原子“死光武器”液體激光器71原子激光器1997美國(guó)麻省理工學(xué)院鈉原子X射線激光器在科研和軍事上有重要價(jià)值，應(yīng)用于激光反導(dǎo)彈武器中具有優(yōu)勢(shì)；生物學(xué)家用X射線激光能夠研究活組織中的分子結(jié)構(gòu)或詳細(xì)了解細(xì)胞機(jī)能;用X射線激光拍攝分子結(jié)構(gòu)的照片,所得到的生物分子像的對(duì)比度很高。原子激光器72自由電子激光器

這類激光器比其他類型更適于產(chǎn)生很大功率的輻射。它的工作機(jī)制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬(wàn)伏高能調(diào)整電子束，經(jīng)周期磁場(chǎng)，形成不同能態(tài)的能級(jí)，產(chǎn)生受激輻射.世界第一臺(tái)自由電子激光器于1977年問(wèn)世，中國(guó)第一臺(tái)自由電子激光器于1985年問(wèn)世。自由電子激光器的能量是由外場(chǎng)加速后的自由電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)換而成的。其輸出功率可達(dá)很高水平，在加工、反導(dǎo)、雷達(dá)、通信、光化學(xué)等方面都有很大的用途，所以它一問(wèn)世就受到各國(guó)科技界的重視。

自由電子激光器73幾種激光器幾種激光器74CO2激光器CO2激光器75夏普公司發(fā)布了筆記本電腦藍(lán)光或HDDVD光驅(qū)使用的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器GH04020A4G。其直徑僅3.3mm，是世界上最小的藍(lán)光光頭。

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泉峰集團(tuán)是全球最重要的電動(dòng)工具和光電測(cè)量產(chǎn)品供應(yīng)商,專業(yè)..夏普公司發(fā)布了筆記本電腦藍(lán)光或HDDVD光驅(qū)使用的藍(lán)紫色半76三.激光的特性特性：1.方向性好，2.亮度高、強(qiáng)度大，3.單色性好，4.相干性好，5.偏振性好。

普通光源的發(fā)光機(jī)理是自發(fā)輻射，就好象擁擠的人群從剛散場(chǎng)的電影院走出，男女不一、高矮各異、衣著萬(wàn)千；人們有的向東，有的向西，雜亂無(wú)章。而激光的發(fā)射機(jī)理是受激輻射，就好象是解放軍的儀仗隊(duì)，身體整齊、衣著統(tǒng)一、步調(diào)一致、向著一個(gè)方向前進(jìn)。三.激光的特性特性：1.方向性好，2.亮度高、強(qiáng)度大，3771.方向性好激光是受激輻射發(fā)光，且有光學(xué)諧振腔，使得激光基本上沿諧振腔的軸線方向傳播，發(fā)散角很?。桑?0-7弧度），接近于平行光。地球月球38萬(wàn)公里激光：1公里而最好的普通光源：1000多公里光斑直徑發(fā)散面積相差：100萬(wàn)倍1.方向性好激光是受激輻射發(fā)光，且有光學(xué)諧振腔，使得激光基本78激光微光束手術(shù)刀，能方便的對(duì)細(xì)胞、染色體、遺傳基因等進(jìn)行切割、穿孔、移植、焊接等手術(shù)。1960年世界上第一臺(tái)紅寶石激光器問(wèn)世后，1961年即用于治療視網(wǎng)膜脫落，1963年激光光刀用于腫瘤切割。70年代醫(yī)用激光治療機(jī)在臨床各科得到廣泛應(yīng)用。激光以其特有的優(yōu)越性能解決了許多傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的難題。視網(wǎng)膜剝離眼底血管病變、虹膜切開、青光眼等一大批眼科疾患均能用激光治療。激光手術(shù)刀具有術(shù)中出血少，可減少細(xì)菌感染等優(yōu)點(diǎn)。激光與中醫(yī)針灸術(shù)結(jié)合而形成的“光針”，對(duì)鎮(zhèn)痛、哮喘、遺尿、高血壓等有一定療效。應(yīng)用１：激光微光束技術(shù)激光微光束手術(shù)刀，能方便的對(duì)細(xì)胞、染色體、遺傳基因等進(jìn)行切割79應(yīng)用２：激光針優(yōu)點(diǎn):①“扎針”時(shí)沒有疼痛.②可避免滯針、斷針、交叉感染應(yīng)用３：激光測(cè)距測(cè)月，誤差：1m應(yīng)用４：激光雷達(dá)

能自動(dòng)精確跟蹤飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等高速飛行體應(yīng)用５：激光制導(dǎo)武器命中率大大提高

802.亮度高應(yīng)用1:激光武器在軍事領(lǐng)域，激光能量提高，可以制成摧毀敵機(jī)和導(dǎo)彈的光武器。應(yīng)用2:激光致盲武器因?yàn)榧す獾哪芰考性诤苄〉慕嵌葍?nèi)，所以，作為光源，其亮度很高。如：一臺(tái)幾毫瓦的氦氖激光器的亮度比太陽(yáng)光的亮度高幾百倍；一個(gè)較亮一點(diǎn)的激光的亮度比太陽(yáng)表面的亮度還要高100億倍。2.亮度高應(yīng)用1:激光武器因?yàn)榧す獾哪芰考性诤苄〉慕嵌?1激光作為武器，有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以用光速飛行，每秒30萬(wàn)公里，任何武器都沒有這樣高的速度。它一旦瞄準(zhǔn)，幾乎不要什么時(shí)間就立刻擊中目標(biāo)，用不著考慮提前量。另外，它可以在極小的面積上、在極短的時(shí)間里集中超過(guò)核武器100萬(wàn)倍的能量，還能很靈活地改變方向，沒有任何發(fā)射性污染，因而具有常規(guī)威懾力量。激光作為武器，有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先，82

激光武器分為三類：一是致盲型。二是近距離戰(zhàn)術(shù)型，可用來(lái)?yè)袈鋵?dǎo)彈和飛機(jī)。1978年美國(guó)進(jìn)行的用激光打陶式反坦克導(dǎo)彈的試驗(yàn)，就是用的這類武器。三是遠(yuǎn)距離戰(zhàn)略型。這類的研制困難最大，但一旦成功，作用也最大，它可以反衛(wèi)星、反洲際彈道導(dǎo)彈，成為最先進(jìn)的防御武器。激光武器的效費(fèi)比是比較高的。在防空武器方面，當(dāng)前主體是導(dǎo)彈，激光武器與之相比消