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激光和激光器 激光技术、计算机技术、原子能技术、半导体技术，并列为二十世纪最重要的四大发现。是人类探索自然和改造自然的强有力工具。 40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光雷达，激光制导，激光可控聚变，激光武器等等。 激光技术概述 激光及其产生 1、概念： 激光准确内涵是“受激辐射的光放大”。 英文全称为 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 缩写为Laser，中文也常音译为“镭射”。 2、产生机理： 原子受激辐射后发生跃迁 某些物质的原子中的粒子受光或电刺激，使低能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁时辐射出相位、频率、方向等完全相同的光，这种光叫作激光。 爱因斯坦在1916年提出受激辐射的概念。预言了受激辐射的存在和光放大的可能性。 1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束 1958年，美国科学家汤斯和肖洛发现了一种神奇的现象：当他们将氖光 灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。 激光原理：物质在受到与其分子固有振 荡频率相同的能量激发时，都会产生这 种不发散的强光--激光。 激光的发展史 1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。 1961年A.贾文等人制成了He-Ne激光器 1962年R.N.霍耳等人创制了GaAs半导体激光器。 1965年，第一台可产生大功率激光的器件CO2激光器诞生 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。 梅曼和第一只激光器 红宝石激光器 激光的产生 自然界存在两种不同的发光方式 发光方式 自发辐射 受激辐射 产 生 产生并加以放大 激光 普通光 激光的产生 原子： 原子核、核外电子； 电子在不同的轨道； 不同轨道上电子能量不同，稳定性不同 自发吸收：电子通过吸收光子从低能阶跃迁到高能阶。 自发辐射：电子自发的通过释放光子子从高能阶跃迁到低能阶。 受激辐射：光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能阶的能量差。一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子 。 粒子数反转状态 激光的产生 粒子数反转状态 激光的产生 粒子数反转是受激辐射光放大的先决条件 实现粒子反转 通常实现粒子数反转要依靠两个以上的能级：低能级的粒子通过比高能级还要高一些的泵浦能级抽运到高能级。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发激光材料，称为电激励；也可用脉冲光源来照射光学谐振腔内的介质原子，称为光激励；还有热激励、化学激励等。各种激发方式被形象化地称为泵浦或抽运。为了使激光持续输出，必须不断地“泵浦”以补充高能级的粒子向下跃迁的消耗量。 激光器的结构 激光器由三部分组成： 工作物质、激励源、谐振腔 激光的特性 单色性好 相干性好 亮度高 方向性好 单色性好、颜色极纯 太阳光：波长0.76微米--0.4微米.对应的颜色共7种.所以太阳光谈不上单色性. 单色光源：氪灯,氦灯,氖灯,氢灯等。波长虽然单一.但仍有一定的分布范围.如氪灯只发射红光. 被誉为单色性之冠.波长分布的范围仍有10-5纳米.因此氪灯发出的红光.若仔细辨认仍包含有几十种红色. 激光波长分布范围非常窄，颜色极纯.以输出红光的氦氖激光器为例.其光的波长分布范围可以窄到2×10-9纳米.是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二. 光的颜色与波长相对应 相干性好 因为激光器产生的激光是频率相同，相位相同的光，它当然与其它是激光频率相同、相位差恒定，从激光器发出的光可以步调一致的向同一个方向传播。激光的线谱宽度极窄相应在空间的分布也不随时间变化，其相干长度可达100km。 方向性好---发散角小 激光器 Laser (1km时光斑直径10m) 38万公里 看似平行的探照灯 高亮度、高能量密度 高亮度激光束经聚焦后，可产生几百万　个单位的高温高压。千分之一秒内使任何金属汽化。 激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。 激光灯——舞台演出、歌剧院、迪厅、酒吧、 　　　　　广告等场所 　　　　　 香港维多利亚港湾灯光汇演 激光全息技术 光纤通讯 激光在工业上的