现代科学技术导论课件激光及其应用.pptVIP

* 第五章 激光技术 §1 激光的产生 + 8 3 2 1 13. 53 eV 12.11 10.15 0 能级 能量 氢原子能级 基 态：原子最低的能级 激发态：其余能级 一、原子的能级 原子（电子）—— 从高能级 低能级 光子 自发辐射 受激辐射 二、自发辐射、受激辐射和受激吸收 1、自发辐射 如：白织灯发光过程 高压水银灯发光 受激辐射具有光的放大作用 激光：就是受激辐射放大的光的简称。 2、受激辐射 3、受激吸收 三、激光产生的条件（激光原理） 1、粒子数反转 正常分布 反转分布 实现粒子数反转是产生激光的必要条件 实现粒子数反转应具备两个条件 （1）工作物质（原子、分子、离子）必须具有亚稳态能级——必要条件（内因） （2）要有强有力的激励手段（外因） 氦、氖、氩、铬、钕、二氧化碳等 电激励、光激励、化学激励、热激励 红宝石 全反射 部分反射 工作物质 2、光学谐振腔 四 、 激光器的种类 激光器的组成：工作物质、激励源、谐振腔 按工作物质分类： 气体 固体 液体 半导体激光器 按激励方式分类：电激发 光激发 热激发 化学激发 按谐振腔分类： 非稳腔 平面腔 共焦腔激光器 按功率分类： 微功率 小功率 中功率 大功率激光器 按用途分类： 工业用 通信用 医用 测量用激光器 按频谱分类： 红外 可见光 紫外 X射线激光器 脉冲激光器：（10-3s） 巨脉冲激光器（10-9s） Q突变激光器 超短脉冲激光器（10-12s） 锁模激光器 脉冲激光器 按工作方式分类：连续激光器 脉冲激光器 1、气体激光器（工作物质为气体的激光器） （1）He-Ne激光器（原子气体激光器） 工作物质：He-Ne气体。 谐振腔：是在管的两端面贴有反射镜构成。 激励源：是利用气体放电方式进行的。 特点： ① 结构简单，使用方便，寿命长，价格低。 便于大量生产。 ② 单色性最好，632.8 nm可见光。方向性和 相干性也很好。 ③ 输出功率不高，比较安全。 用途： 精密测量、准直定位、全息照相、绘图、 打印机、计算机、物理实验、激光美容、 （2）CO2激光器（分子气体激光器） 特点：输出功率高， 10.6 μm 红外线，热效应显著 用途：在需要大功率的场合，如材料加工、测距、 雷达、激光核聚变、光通信、医学、激光武器 等方面非常有用。 （3）Ar离子激光器 特点：可发出鲜艳的蓝光和绿光，可连续工作，输 出功率达一百多瓦。 用途：激光彩色电视、全息照相、水下测距、雷达、 通信和医学等方面，激光表演等，它又是染料 激光器常用的激光源。 2．固体激光器 （1）红宝石激光器 特点：①以脉冲方式工作。 ②输出激光波长为694.3nm的可见红光。 用途：早期的打孔、焊接、测距、眼科治疗等 方面它用的最多，比较成熟，有些方面 已被其它激光器取代了。 （2）掺钕钇铝石榴石激光器（Nd:YAG） 特 点： ①可连续工作，也可脉冲式工作。 ②输出波长是1.06μm的不可见红外线， 必威体育官网网址性好。 ③四能级系统，具有阈值低、效率高、 功率大、散热性好、体积小等优点。 用 途：军用的激光测距仪，激光照明器、材料 加工与许多应用产品中，都已用YAG 激光器替代了红宝石激光器。 3．液体激光器（染料激光器） 工作物质：有机燃料溶解在乙醇、甲醇或水 等液体中而形成。 特 点：激光波长可在一定范围内连续可调。 用 途：对于填补激光谱线空白，光谱分析、 激光化学及其它科学研究具有重要意 义。 4．半导体激光器