資源描述：
《激光原理技術(shù)及應(yīng)用論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、激光原理技術(shù)及應(yīng)用論文5激光原理與應(yīng)用技術(shù)摘要：本文簡要的介紹了一下激光的產(chǎn)生和發(fā)展史，簡述了產(chǎn)生激光的基本原理和激光器的組成，并在此基礎(chǔ)上從工業(yè)、醫(yī)療、信息、軍事等幾個主要領(lǐng)域簡單介紹了激光技術(shù)的重要應(yīng)用及其發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：激光；輻射；光學(xué)諧振腔；激光器引言：自1960年美國梅曼先生首先研制成功紅寶石激光器以來，激光作為一門新穎科學(xué)技術(shù)發(fā)展極快，經(jīng)過50多年的發(fā)展，激光的應(yīng)用已經(jīng)遍及科技、經(jīng)濟、軍事和社會發(fā)展的許多領(lǐng)域，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們原有的預(yù)想：激光針灸、激光裁剪、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光測距儀、激光手術(shù)刀、激光炸彈、激光雷達(dá)、激光槍
2、、……，在不久的將來，激光肯定會有更廣泛的應(yīng)用。一、激光特性簡介激光的最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各單詞的頭一個字母組成的縮寫詞，意思是“受激輻射的光放大”，受激輻射是基于愛因斯坦的理論：在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的電子分布在不同的能級上，在高能級上的電子受到某種光子的激發(fā)，會從高能級躍遷到低能級上，這時將會輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個弱光激發(fā)出一個強光的現(xiàn)象。這就叫
3、做“受激輻射的光放大”，簡稱激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高單色性和高相干性。[1]二、激光原理2.1、激光產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)光與物質(zhì)的共振相互作用，特別是這種相互作用中的受激輻射過程是激光器的物理基礎(chǔ)。愛因斯坦從光量子概念出發(fā)，重新推導(dǎo)了黑體輻射的普朗克公式，認(rèn)為光和物質(zhì)原子的相互作用過程包含原子的自發(fā)輻射躍遷、受激輻射躍遷和受激吸收躍遷三種過程。為了簡化問題，我們只考慮原子的兩個能級和，處于兩個能級的原子數(shù)密度分別為和，如圖2-1所示。構(gòu)成黑體物質(zhì)原子中的輻射場能量密度為，并有。5圖2-1二能級原子能級圖（Ⅰ）、自發(fā)輻射處于高能級
4、的一個原子自發(fā)地向低能級躍遷，并發(fā)射一個能量為的光子，這種過程稱為自發(fā)躍遷過程，如圖2-2所示。自發(fā)輻射光圖2-2原子自發(fā)輻射（Ⅱ）、受激輻射處于高能級的原子在滿足的輻射場作用下，躍遷至低能級并輻射出一個能量為且與入射光子全同光子，如圖2-3所示。受激輻射躍遷發(fā)出的光波稱為受激輻射。入射光入射光受激輻射圖2-3原子受激輻射（Ⅲ）、受激吸收受激輻射的反過程就是受激吸收。處于低能級的一個原子，在頻率為的輻射場作用下吸收一個能量為的光子，并躍遷至高能級，這種過程稱為受激吸收，如圖2-4所示。5入射光原子吸收入射光子并躍遷至高能級圖2-4原子受激吸收受激輻
5、射和自發(fā)輻射的重要區(qū)別在于相干性。自發(fā)輻射是不受外界輻射場影響的自發(fā)過程，因此，大量原子的自發(fā)輻射場的相位是無規(guī)則分布的，因而是不相干的；受激輻射是在外界輻射場控制下的發(fā)光過程，受激輻射光子與入射光子屬于同一光子態(tài)，特別是大量粒子在同一輻射場激勵下產(chǎn)生的受激輻射處于同一光場模式或同一光子態(tài)，因而受激輻射是相干的[2]。2.2、激光產(chǎn)生的基本原理和方法2.2.1光學(xué)諧振腔及其反饋作用由受激輻射和自發(fā)輻射相干性可知，相干輻射的光子簡并度很大。激光器就是采用各種技術(shù)措施減少腔內(nèi)光場模式數(shù)、使介質(zhì)的受激輻射恒大于受激吸收等來提高光子簡并度，從而達(dá)到產(chǎn)生激光
6、的目的。光腔的反饋作用——光放大器在許多大功率裝置中廣泛地用來把弱的激光束逐級放大，但在光放大的同時通常還存在著光的損耗，根據(jù)研究光強達(dá)到穩(wěn)定的極限值只與放大器本身的參數(shù)有關(guān)，而與初始光強無關(guān)這樣，沿軸向傳播的光波模在兩反射鏡間往返傳播，就等于增加放大器長度。這種作用稱為光學(xué)諧振腔的反饋作用。[2]2.2.2產(chǎn)生激光的基本條件及激光器的組成部分產(chǎn)生激光的基本條件是：①能在外界激勵能源的作用下形成粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的增益介質(zhì)；②要使受激發(fā)射光強超過受激吸收，必須實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；③要使受激發(fā)射光強超過自發(fā)發(fā)射，必須提高光子簡并度。激光器的組成部分及
7、其作用：一個激光器應(yīng)包含泵浦源、光放大器和光學(xué)諧振腔三部分。其作用分別是使激光物質(zhì)成為激活物質(zhì)、對弱光信號進行放大、模式選擇和提供軸向光波模的反饋。三、激光技術(shù)的應(yīng)用5激光的應(yīng)用，按照激光探頭是否與激光作用的物質(zhì)接觸，分為接觸式和非接觸式兩種工作模式。激光應(yīng)用的領(lǐng)域，主要有工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個領(lǐng)域。下面主要從激光在工業(yè)、醫(yī)療、信息和軍事四個方面來簡單介紹一下激光技術(shù)的應(yīng)用：3.1激光技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用中，主要有材料加工和測量控制。激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理
8、、打孔、微加工以及做為光源，識別物體等的一門技術(shù)。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些準(zhǔn)分子激光器
