《激光原理》課件

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1、激光原理盛新志13522954995xzhsheng@bjtu.edu.cn五教一層5110室激光概論What?Why?How?1917年,愛(ài)因斯坦預(yù)言受激輻射;40年后,1957年是一個(gè)不平常的年份;蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一顆人造地球衛(wèi)星;我國(guó)爆發(fā)了全國(guó)范圍的反右派運(yùn)動(dòng);貝爾實(shí)驗(yàn)室附近的一個(gè)餐館里,兩個(gè)人在吃飯一個(gè)是哥倫比亞大學(xué)教授,貝爾實(shí)驗(yàn)室顧問(wèn)湯斯(C.Townes),微波受激輻射放大名人另一個(gè)是貝爾實(shí)驗(yàn)室博士后肖洛(A.Schawlow)探討如何實(shí)現(xiàn)光波段的受激輻射放大WhatisLaser?湯斯的設(shè)想:一個(gè)玻璃盒,充滿(mǎn)鉈蒸汽,鉈燈照射,激勵(lì)鉈原子發(fā)光;玻

2、璃盒壁,象金屬波導(dǎo)對(duì)微波一樣,反射鉈原子發(fā)出的光波;反射會(huì)受激鉈蒸汽的光,引起受激輻射放大WhatisLaser?肖洛認(rèn)為:鉀會(huì)更好一些沒(méi)必要去照搬微波放大器的結(jié)構(gòu)兩塊相對(duì)放置的反射鏡就可以了激光器的三個(gè)基本組成部分:工作物質(zhì)、激勵(lì)源、光學(xué)諧振腔WhatisLaser?想專(zhuān)利申請(qǐng)貝爾實(shí)驗(yàn)室:“光波從沒(méi)有對(duì)通訊產(chǎn)生過(guò)重大作用,該項(xiàng)發(fā)明對(duì)貝爾系統(tǒng)的利益幾乎沒(méi)有意義”。1958年12月“PhysicsReview”發(fā)表1960年3月獲得專(zhuān)利權(quán)WhatisLaser?與美國(guó)人的工作齊名的是蘇聯(lián)巴索夫(H.EacoB)和普洛霍洛夫A.M.npoxopob),提出了幾乎

3、相同的原理。世界科學(xué)界引起轟動(dòng),研制第一臺(tái)激光器競(jìng)賽兩個(gè)人功勞最突出休斯頓實(shí)驗(yàn)室T.H.Maiman(梅曼)梅曼熟悉紅寶石閃光燈照紅寶石,兩端鍍反射膜1960年7月,第一臺(tái)激光器固體(如YAG,紅寶石Al2O3)WhatisLaser?Physicsreviewletter主編認(rèn)為:不可在Physicsreview上發(fā)表。我只發(fā)表重大的、應(yīng)該立即公諸于世的成果。在紐約時(shí)報(bào)上作為一條消息宣布WhatisLaser?貝爾實(shí)驗(yàn)室A.Javan(賈范)Townes的學(xué)生,介質(zhì)發(fā)光,不懂F-PSchawlow告訴F-P反饋1960年12月HeNe——第一臺(tái)氣體激光器其

4、它氣體(如CO2)1.15μm儀器非線(xiàn)性?波長(zhǎng):軟x光─紫外─可見(jiàn)─紅外─亞毫米(30nm)(1.22nm)種類(lèi):固體(如紅寶石,YAG,藍(lán)寶石)按工作物質(zhì)分WhatisLaser?波長(zhǎng):軟x光─紫外─可見(jiàn)─紅外─亞毫米(30nm)(1.22nm)種類(lèi):氣體(如He-Ne,CO2)按工作物質(zhì)分WhatisLaser?準(zhǔn)分子(如XeCl,KrF,??)按工作方式分連續(xù)(CW,功率可達(dá)104W)脈沖(Pulse,瞬時(shí)功率可達(dá)1014W)半導(dǎo)體(如砷化鎵GaAs)WhatisLaser?液體(如染料)??光子晶體WhatisLaser?激勵(lì)能源?全反射鏡部分反射鏡

5、光學(xué)諧振腔XUEZHQ.SWF?激光激光很有用WhyshouldIstudyLaser?1激光在基礎(chǔ)科學(xué)研究中的應(yīng)用1.1激光冷卻原子連接1.2激光熒光1.3激光光化學(xué)反應(yīng)1.4激光分離同位素1.5激光飛秒光學(xué)1.6激光測(cè)定年代1.7激光天體物理學(xué)——探求宇宙的起源1.8重力波重力波天線(xiàn)激光干涉儀2激光在通信及信息處理中的應(yīng)用2.1激光通信大氣光通信、衛(wèi)星激光通信、水下激光通信2.2光纖通信2.3激光打印、排版、印刷2.4激光光盤(pán)3激光在軍事技術(shù)中的應(yīng)用3.1激光測(cè)距、雷達(dá)、激光制導(dǎo)、激光導(dǎo)航3.2激光武器、戰(zhàn)術(shù)模擬、光電對(duì)抗WhyshouldIstudy

6、Laser?4激光在生物及醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用4.1生物體的光學(xué)特性4.2激光與生物體的相互作用4.3激光在生物體檢測(cè)、診斷中的應(yīng)用斷層攝影、生物體光譜診斷、共焦點(diǎn)顯微鏡4.4激光在醫(yī)療中的應(yīng)用眼科、皮膚科及整形外科,理療連接5激光在材料加工中的應(yīng)用5.1激光打孔、切割、焊接連接WhyshouldIstudyLaser?5激光在材料加工中的應(yīng)用5.2激光制備納米粉材料5.3激光3-D掃描及快速成型6激光在測(cè)量技術(shù)(計(jì)量學(xué))中的應(yīng)用6.1激光干涉計(jì)量連接6.2激光陀螺計(jì)量6.3激光全息照相計(jì)量6.4激光衍射計(jì)量6.5激光準(zhǔn)直及多自由度測(cè)量WhyshouldIstudy

7、Laser?7激光在能源、環(huán)境中的應(yīng)用7.1探求無(wú)窮的綠色能源——激光核聚變連接7.2激光大氣檢測(cè)7.3激光引雷、激光驅(qū)霧8激光在土木、建筑中的應(yīng)用7.8.1激光表面處理及剝離7.8.2激光切斷及解體7.8.3激光挖掘WhyshouldIstudyLaser?激光焊接高能激光(能產(chǎn)生約5500oC的高溫)把大塊硬質(zhì)材料焊接在一起1利用激光高強(qiáng)度、良好的聚焦性(方向性):控制光柵刻機(jī)等。繪制集成電路圖,如芯片電路的準(zhǔn)確分割,切割(連續(xù)打孔):調(diào)節(jié)精密電阻,可在大氣中進(jìn)行。迅速、非接觸,焊接(燒熔):可加工硬質(zhì)合金鉆石等。鉆孔(燒穿):★加工:效率高,Whysh

8、ouldIstudyLaser?用激光使脫落的視網(wǎng)膜

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