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下篇 应用篇 激光器的发明，实现了高亮度和高时空相干性的光源，从而使光子不仅成为信息的有效载体而且也成为能量的有效载体。 激光的出现是在光学领域里发生的一次巨大的变革。它使当时那种认为光学处于停滞状态，而且感到光学的研究已经枯竭的局面一扫而光了，激光使光学的面貌焕然一新。 激光器的诞生标志着量子光学由学术走向技术，使传统 光学、近代光学进入现代光学和光子学的新世纪。 在总结20世纪的伟大成就时，激光是被认为继原子能、半导体、计算机之后的又一重大发明。计算机延伸了人的大脑，而激光延伸了人的五宫，激光是探索自然奥秘的超级“探针”。 今天，激光无时不在，无处不在，应用几乎遍及所有领域。本篇重点介绍六个方面的应用。 激光应用技术 第 七 章 激光应用的物理基础 第 八 章 激光制造技术 第 九 章 激光传感与测量 第 十 章 激光在信息技术中的应用 第十一章 激光在基础科学和前沿科学中 的应用 第 十二 章 激光在医学中的应用 第十三章 激光在军事领域的应用及必威体育精装版 进展 第七章 激光应用的物理基础 深圳大族龙门式激光加工系统 第一节 激光光束的特性 高强度、高方向性、高单色性和高相干性 光源 一、高强度 太阳 1mW He--Ne激光器 大功率激光器 ?S E ?? 光源亮度--单位面积、单位时间在垂直于光源 表面的单位立体角内发射的能量。 立体角定义： ? = S /r2 S r ? 太阳表面的亮度比白炽灯大几百倍。 二、高方向性 激光器 Laser 测月红宝石激光器 ?=0.031mrad D=1.6km =2~5mrad（毫弧度） (1km时光斑直径10m) 氦氖激光器是目前发散角最小的激光器， 可达到 rad，较探照灯高3个量级。 激光所包含的波长或频率范围极小 一束普通的红光 频率范围： Laser 6328埃的He--Ne激光（中心频率 （理论值，实际几赫兹） 三、高单色性 单频氦氖激光器的谱宽度⊿λ可达 nm 氪灯86Kr谱线宽度是⊿λ nm 单色性好 单色性最好的氪灯Kr86 Δ?=4.7×10-3 nm 稳频He—Ne激光器 激光的单色性比普通光高 倍. 相干性是指光波场中光振动之间的相关程度。 相干性越好则光场中各点光振动在频率、振动方向的一致性越好，相位的关联性也越好。相干性越好则光场中任取两点作光源所产生的干涉和衍射的条纹越清晰。 四、高相干性 原子发光时间和所发光的频率宽度成反比，即： 相干长度：光波在空间能够产生干的最大距离 △LH = c △tH 相干时间：能够产生干涉的最大间隔时间 △tH 激光的△?非常小，激光的相干时间△t 很大 普通光源的相干长度约为1mm至几十cm，激光可达 几十km. 杨氏双缝干涉 单 缝 双 缝 屏 I r 圆孔衍射 光的单色性越好，则其相干性也越好。 二者是统一的. 激光的空间相干性 空间相干性：空间两点在同一时刻的 相干性 时间相干性：是指空间一点在两个不 同时刻的相干性 第二节 激光光束特性对激光加工的影响 激光器的输出特性： 激光波长、输出能量和功率、空间分布特性、时间特性、偏振特性、光谱特性、频率稳定性、增益特性、相干性等 一、激光波长 光束传输、变换的影响，材料吸收的影响。 二、输出能量和功率 脉冲激光器：用输出能量来描述 峰值功率：Pm=E/T 平均功率：P=Ef 三、空间分布特性 1、高斯光束及其聚焦 高斯光束 ：振幅和等相位面都在变化的高斯球面光波 基模（TEM00）的高斯光束几个重要概念： 光斑半径： 束腰半径 ：光斑半径达到极小值其值称为束腰半径 高斯光束及其参数 上式： /λ ω0既束腰半径 发散角：当基模高斯光束横截面上的强度下降到中 心强度的1/e2时点对应的全角宽度。 2、发散角及光斑模式 ①压缩发散角提高功率密度 ②横模选择：小孔光阑非稳 腔等 ③多模的合理利用 四、时间特性 连续激光器 用功率瓦表示 脉冲激光器（普通、调Q、超短脉冲） 五、偏振特性 激光偏振状态对切割的影响 第三节 激光加工的特点 作用点小（微米级） 作用时间短（纳秒甚至飞秒） 功率密度高（ W