1激光原理緒論課件

1、華中科技大學武昌分校2系,64課時，111周,激光原理與技術,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,參考書目: 1. 陳家璧激光原理及應用電子工業(yè)出版社 2. 閻吉祥激光原理與技術高等教育出版社 3. 陳鈺清等激光原理浙江大學出版社2000 4. 俞寬新等激光原理與激光技術北京工業(yè)大學出版社 2001 5. 馬養(yǎng)武等激光器件浙江大學出版社2001 6. 鄧開發(fā)等激光技術與應用國防科技出版社 7. 雷仕湛激光技術手冊科學出版社1992,教材： 1. 周炳琨等激光原理國防工業(yè)出版社2001 2. 藍信鉅激光技術科學出版社2001,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光的基本原理（本課程主要內(nèi)容）,

2、波 （準備知識） 光的相干性 （激光原理第一章） 光與物質(zhì)的相互作用 （激光原理第四章） 連續(xù)激光器，脈沖激光器 （激光原理第五、六章） 高斯光束的特性 （激光原理第二章） 激光諧振腔 （激光原理第二章） 典型激光器 （介紹） 基本的激光技術（調(diào)制，調(diào)Q, 鎖模） （激光技術1，2，3，7章）,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,第一章 激光的基本原理,激光發(fā)展簡史 光波 光的相干性 光的受激輻射 激光特性,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光發(fā)展簡史,一、激光的發(fā)展（光輻射理論的發(fā)展） 17世紀 光的本性 19世紀 光的波動本性理論有進一步發(fā)展 19世紀下半葉 麥克斯韋方程組 20世紀初

3、 出現(xiàn)黑體輻射、原子線狀光譜、光電效應、光化學效應等 1900 普朗克提出：電磁輻射源體系能量量子化黑體輻射定律 1905 愛因斯坦提出光子說 1916 愛因斯坦提出受激輻射的概念 1930 電磁輻射場與原子體系相互作用時可能發(fā)生三種過程 1950 微波技術產(chǎn)生,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,1951 Townes提出受激微波放大（Maser） 1954 氨分子微波發(fā)射器（實現(xiàn)粒子數(shù)反轉） 1958 Schawlow、Townes設計了激光器 1960 Ruby激光出光（休斯實驗室Maiman、Lamb） HeNe Laser出光（貝爾實驗室Javer） 1961 長春光機所Ruby L

4、aser 1962 HeNe Laser出光 1964 上光所成立,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,LASER- Light Amplification for StimulatedEmission of Radiation,1960年Mamain發(fā)明第一臺激光器紅寶石激光 694.3nm,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,（湯斯，巴索夫，普羅霍羅夫64年Nobel獎） （肖洛，布洛姆伯根，西格巴恩81年Nobel獎）,華中科技大學武昌分校2系光

5、信教研室,激光未來的發(fā)展？,超短脈寬 超高強度 超短波長,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,新型超高強度超短脈寬（簡稱：超強超短）激光的出現(xiàn)與迅猛發(fā)展，為人類提供了前所未有的全新的實驗手段與極端的物理條件。,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,目前，還只有在核爆中心，恒星內(nèi)部，或是黑洞邊緣等中才能找到相應的極端物理條件。上述極端的物理條件不僅是在極短時間尺度內(nèi)、而且能夠在高重復頻率（1Hz-1kHz）運行的狀態(tài)下，在普通實驗室的條件下（即小型化或臺式）實現(xiàn)的。,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,阿秒科學時代的到來,阿秒脈沖的出現(xiàn)具有非常重要的意義，使超快科學的研究進入了一個全新的領域，正如

6、飛秒脈沖可以用于觀察分子、原子運動一樣，阿秒脈沖則可以跟蹤電子的運動，觀察原子和分子中電子的弛豫過程，如內(nèi)殼層電子的動力學行為等。,華中科技大學武昌分校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; 英國RAL已經(jīng)在Vulcan 激光器上完成了從100TW到PW的升級； 美國和法國正在對他們的激光器進行百TW到PW的升級。,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,將激光的波長推進到超短甚至X射線波段，當前也仍是激光高技術中的重要前沿領域之一。它在科學技術的眾多領域、相關高技術以及軍事上都有著令人矚目的革命性應用前景 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,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,X射線波段激光可能帶來的革命性應用前景,對生物學家 X射線全息，顯微術和顯微外科等 對物理學家 單色，偏振，可調(diào)諧，強的短波長光源 對核聚變專家 X射線干涉術 對半導體制造等工業(yè) X射線光刻，顯微,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光分類：,1、工作介質(zhì) 氣體激光器：He-Ne, Ar+, CO, CO2, XeF, KrCl 固體激光器: Ruby, YAG, YLF, Ti:Sapphire 染料激光器: DCM

8、, R6G 半導體激光：GaN, GaAs 自由電子激光：電子在周期靜磁場中通過相干輻射 2、激光特性 連續(xù) 脈沖（ 調(diào)Q、鎖模）,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,He-Ne激光器,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,Ar+離子激光器,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,染料激光器,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,固體激光器 Nd-YAG,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,Nd-YAG,緊湊型Nd:YAG激光器,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,3900S連續(xù)波可調(diào)諧鈦藍寶石激光器 MG連續(xù)波固態(tài)綠光激光器,華

9、中科技大學武昌分校2系光信教研室,Tsunami超快鈦藍寶石激光器,Spitfire Pro超快鈦藍寶石放大器,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光的應用,激光信息存儲與處理、激光材料加工、激光醫(yī)學及生物學、激光通訊、激光印刷、激光光譜學、激光化學、激光分離同位素、激光核聚變、激光檢測與計量及軍用激光技術 在世界激光市場上日本在光電子技術方面占首位，美國占第二位；在激光醫(yī)療及激光檢測方面則美國占首位；而在激光材料加工設備方面則是德國占首位。,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,1：激光在軍事上的應用-激光武器,1無需進行彈道計算 2無后座 3操作簡便，機動靈活，使用范圍廣 4無放射性污染，

10、效費比高,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,裝有激光瞄具的MP5K沖鋒槍,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,艦載激光武器,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,特種作戰(zhàn)激光槍,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光雷達,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,2：激光在信息技術領域的應用-全息照相,全息照片和普通照片截然不同 用肉眼去看，全息照片上只有些亂七八糟的條紋 用一束激光去照射該照片，眼前就會出現(xiàn)逼真的立體景物 從不同的角度去觀察，可以看到原來物體的不同側面 每一片碎片都包括被攝物體的完整信息,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,英女王的全息照片,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,全

11、息圖再現(xiàn)像用于藝術創(chuàng)作，視角超過100，景深達6英尺.,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,全息激光防偽標簽，已經(jīng)是一個很大的產(chǎn)業(yè),華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光全息存儲,利用激光干涉原理將圖文等信息記錄在感光介質(zhì)上的大容量信息存儲技術,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,DPL大屏幕顯示,采用二極管泵浦的固體激光器，倍頻輸出紅綠藍三基色的激光全色顯示 具有色彩十分豐富多彩，亮度高、清晰度高等優(yōu)點 預計未來10年內(nèi)在計算機投影儀、大屏幕高清晰顯示和數(shù)字電視方面得到廣泛應用,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光用于光通信,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,醫(yī)學上的應用,激光穿心術,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光眼科手術,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,激光牙科手術,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,1KHZ/50fs/2mJ 飛秒激光系統(tǒng)Ti:Sapphire,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,華中科技大學武昌分校2系光信教研室,華中科技大學武昌分校2系光信教研室