绪论激光的物理基础摘要.ppt

2004年10月9日 福建师范大学物光学院 陈建新 激光原理 福建师范大学物光学院 陈建新 绪 论 问题1 世界上第一台激光器的成功演示的时间？ 问题2 你能举例说明激光的具体应用领域吗？ 绪论：激光的发展简史 激光发明的理论基础可以追溯到1917年，著名的物理学家爱因斯坦在研究光辐射与原子相互作用的时候发现，除了受激吸收和自发辐射跃迁过程外，还存在受激辐射跃迁过程。 在能量相应于两个能级差的外来光子作用下，会诱导处在高能态的原子向低能态跃迁，并同时辐射出相同能量的光子。 利用受激辐射实现光放大 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Laser 通过辐射的受激发射实现光放大 绪论：激光的发展简史 理论物理学家证明了受激辐射跃迁所产生的光子与诱导产生这种跃迁的光子相同。 频率、位相、传播方向、偏振方向 受激辐射具有很好的相干性和方向性 绪论：激光的发展简史 20世纪50年代初， 电子学和微波技术的应用提出了将无线电技术从微波推向光波的要求。 从微波振荡器到光波振荡器(激光器laser)。 微波振荡器的实现原理： 一个尺度和波长可比拟的封闭的谐振腔； 利用自由电子与电磁场的相互作用实现电磁波的放大和振荡。 绪论：激光的发展简史 1954年，美国的汤斯(Charles H.Towns)、苏联的巴索夫(Nikolai G.Basov)和普洛霍洛夫(Aleksander M.Prokhorov)第一次实现了氨分子微波量子振荡器(Maser), 抛弃了 利用自由电子与电磁场的相互作用实现电磁波的放大和振荡，利用原子或分子中的束缚电子与电磁场的相互作用来放大电磁波。 1958年，汤斯和肖洛(Arthur L.Schawlow)抛弃了一个尺度和波长可比拟的封闭的谐振腔，提出了利用尺度远大于波长的开放式光谐振腔，实现了激光器的新思想。 布隆伯根(Nicolaas Bloembergen) 提出了利用光泵浦三能级原子系统实现原子数反转分布的新构想。 绪论：激光的发展简史 1960年7月，世界第一台红宝石固态激光器问世，标志了激光技术的诞生。 美国休斯公司实验室梅曼演示的。 波长为694.3nm的激光 绪论：激光的发展简史 1961年8月，中国第一台红宝石激光器问世。中国科学院长春光学精密机械研究所研制成功。 1987年6月，10^12W的大功率脉冲激光系统－－－神光装置，在中国科学院上海光学精密机械研究所研制成功。 神光I、神光II、神光III？ 绪论：激光的应用 激光与普通光源相比较有三个特点： 方向性好、相干性好、亮度高 各种不同类型的激光器和激光控制技术： 半导体激光器、固体激光器、气体激光器、气体离子激光器、气体准分子激光器、金属蒸汽激光器、可调谐染料激光器、钛宝石激光器、激光二极管泵浦激光器、光纤放大器、光学参量振荡放大器、超短脉冲激光器、自由电子激光器、极紫外和X射线激光器。 绪论：激光的应用 各种科学和技术领域应用激光形成了一系列新的交叉学科和应用技术领域： 信息光电子技术、激光医疗与光子生物学、激光加工、激光检测与计量、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、超快光子学、激光化学、量子光学、激光雷达、激光制导、激光分离同位素、激光可控核聚变、激光武器等等。 激光已经成为信息时代的心脏！ 激光已经成为社会进步的推动力！ 激光已经成为人类现代生活的重要组成部分！ 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 绪论：医学光电科学与技术教育部重点实验室的激光器 第一章 激光的物理基础 第一章 激光的物理基础 研究激光原理就是要研究光的受激辐射是如何在激光器内产生并占主导地位而抑制自发辐射的。首先从光的辐射原理出发，讨论与激光的发明和激光技术的发展有关的物理基础及产生激光的条件。 第一章 激光的物理基础 光的电磁波理论 光波的模式和光子的量子状态 光的相干性和相干体积 光子简并度 黑体辐射 光的自发辐射、受激吸收和受激辐射 激光的产生 激光器和激光的特性 光波模式 光源的相干性 光源的时间相干性 光源的时间相干性 光源的空间相干性 横向空间相干性