激光的基本知识ppt课件.pptx

激光器的基本知识

一、激光的起源激光又名镭射(Laser)，它的全名是“辐射的受激发射光放大”（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）某些物质原子中的粒子受光或电的激发，由低能级的原子跃迁为高能级的原子，当高能级原子的数目大于低能级原子的数目时，就发射出位相、频率、方向等完全相同的光，这种光叫做激光。

1960年5月15日，在休斯公司的一个研究室里，年轻的美国物理学家梅曼正在进行一项重要的实验。他的实验装置里有一根人造红宝石棒。突然，一束深红色的亮光从装置中射出，它的亮度是太阳表面的4倍！这是一种完全新型的光，科学家渴望多年而自然界中并不存在的光，它被命名为Laser是英文“受激辐射光放大大缩写，这就是激光。产生激光的装置被称为激光器。激光和激光器的问世，被称为20世纪最重大的科学发现之一。,

1960年梅曼研制成功世界上第一台可实际应用的红宝石激光器。它标志着激光技术的诞生。

自发辐射跃迁定义：发光粒子从高能级E2自发跃迁到低能级E1,并发射一个频率为的光子。 ((→E2E1

受激辐射跃迁定义：处于高能级E2的发光粒子在光子诱发下,跃迁到低能级E1,并发射一与诱发光子同一光子态的光子。 E1 ((→ ((→ ((→ E2

激光器的基本知识

一、激光的起源激光又名镭射(Laser)，它的全名是“辐射的受激发射光放大”（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）某些物质原子中的粒子受光或电的激发，由低能级的原子跃迁为高能级的原子，当高能级原子的数目大于低能级原子的数目时，就发射出位相、频率、方向等完全相同的光，这种光叫做激光。

1960年5月15日，在休斯公司的一个研究室里，年轻的美国物理学家梅曼正在进行一项重要的实验。他的实验装置里有一根人造红宝石棒。突然，一束深红色的亮光从装置中射出，它的亮度是太阳表面的4倍！这是一种完全新型的光，科学家渴望多年而自然界中并不存在的光，它被命名为Laser是英文“受激辐射光放大大缩写，这就是激光。产生激光的装置被称为激光器。激光和激光器的问世，被称为20世纪最重大的科学发现之一。,

受激吸收跃迁定义：处于低能级E1的发光粒子吸收了光子后,跃迁到高能级E2。E1E2

二、激光的特点 方向性强 亮度大 单色性好 相干性好

方向性强：激光几乎是一束定向发射的平行光，其发射角很小，可在1〃以下。用红宝石激光器将直径为1mm的光束射向月球，通过380000km的距离，月球上的光斑直径仅有1.6km而普通探照灯（光束直径约为0.3m）射出1km，光斑直径就有10m。

亮度大：目前，功率极大的激光，其亮度可达到太阳亮度的100亿倍以上。若用透镜将起会聚，可得到每平方厘米1万亿瓦的功率密度。因此，它可在极小的局部范围内产生几百万摄氏度的高温，几百万个大气压的高温和几十亿伏特每米的强电场。

单色性好：单一频率的光是理想的单色光。激光近乎单一频率。例如氦氖激光器输出激光的中心波长λ=632.8nm，激光谱线的线宽△v=10-4Hz；普通光源中单色性最好的氪灯，λ=605.7nm，而△v=104---106Hz。

相干性好：激光的线谱宽度极窄，相应在空间的分布也不随时间的变化，其相干长度可达到100km，而普通单色光的相干长度只有米的量级。激光横向相干面积也很大，其光截面的各个部分都是相干波源。

三、激光器构造1、激光工作物质(1)激活粒子(分子、原子、离子)发光(2)基质寄存激活粒子的材料2、泵浦源(光泵、放电管)对激光工作物质进行激励以形成粒子数反转3、谐振腔(半反镜与全反镜)(1)维持激光振荡(2)改善激光质量如单色性、方向性

四、本征纵模频间隔1、定义相邻两个纵模的频率间隔2、计算证由驻波条件：光波从腔内某一点出发，经过往返一周的传播后，再回到原来的位置上时应与出发时同相位，也就是说光波往返一周的的位相延滞等于2pi的整数倍。数学表达式为：其中：

由上式可得：得本征纵模的频率为该式的物理意义是，当谐振腔长度给