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激光原理与技术ppt课件
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CATALOGUE
目录
激光原理概述
激光技术基础
固体激光器
气体激光器
液体激光器与光纤激光器
激光技术的应用与发展趋势
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激光原理概述
3
01
02
04
1917年，爱因斯坦提出“受激辐射”理论
1954年，美国物理学家汤斯和肖洛提出激光原理
1960年，梅曼制成世界上第一台红宝石激光器
随后，激光技术迅速发展，应用于各个领域
03
4
特性
方向性好
亮度高
5
单色性好
相干性好
分类
6
03
按波长分类
红外激光、可见光激光、紫外激光等
01
按工作介质分类
固体激光、气体激光、液体激光、半导体激光等
02
按输出方式分类
连续激光、脉冲激光等
7
工业领域
科研领域
其他领域
切割、焊接、打标、钻孔等
光谱分析、非线性光学、量子光学等
艺术、娱乐、教育等
8
02
激光技术基础
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阐述光的波动性，包括光的干涉、衍射和偏振等现象。
光的波动性质
几何光学基础
物理光学基础
介绍光线、光束、光路等基本概念，以及光的反射、折射定律和透镜成像原理。
探讨光的波动性在介质中的传播特性，如光的干涉、衍射和偏振等。
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02
01
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介绍激光器的基本组成部分，包括工作物质、泵浦源、光学谐振腔等。
激光器的组成
阐述激光器产生激光的基本原理，包括受激辐射、粒子数反转和光放大等过程。
激光器的工作原理
介绍常见的固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器等，并分析它们的工作原理和特点。
不同类型的激光器
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激光束的传输特性
探讨激光束在自由空间和光学系统中的传输特性，包括光束的发散、聚焦和像差等。
激光束的变换方法
介绍常见的激光束变换方法，如透镜变换、反射镜变换和光纤传输等，并分析它们的应用场景和优缺点。
激光束的质量控制
阐述激光束质量评价的标准和方法，以及提高激光束质量的措施和技术。
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03
固体激光器
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工作原理
通过泵浦源提供能量，使工作物质中的粒子实现粒子数反转，然后在光学谐振腔的作用下产生激光振荡，输出激光。
固体激光器的组成
工作物质、泵浦源、光学谐振腔
光学谐振腔的作用
提供正反馈，使受激辐射光不断放大，同时控制激光输出的方向和质量。
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输出功率高
光束质量好
稳定性好
寿命长
01
02
03
04
固体激光器具有较高的输出功率，可满足不同应用需求。
固体激光器输出的光束质量较高，具有较小的发散角和较高的亮度。
固体激光器具有较好的稳定性，可长时间连续工作。
固体激光器的寿命相对较长，维护成本较低。
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固体激光器在科研、工业、医疗、军事等领域具有广泛的应用，如材料加工、光谱分析、激光治疗、激光雷达等。
应用领域
随着科技的进步和需求的增长，固体激光器将朝着更高功率、更高效率、更小型化、更智能化的方向发展。同时，新型固体激光材料和器件的研究也将成为未来的重要研究方向。
发展趋势
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04
气体激光器
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结构组成
包括激光工作物质、激励源、光学谐振腔等部分。
工作原理
通过激励源提供能量，使激光工作物质中的原子或分子受激辐射，产生光放大作用，再经过光学谐振腔的选模和放大，输出单色性、方向性、相干性好的激光。
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输出波长范围广
输出功率高
光束质量好
运行稳定可靠
可覆盖从紫外到红外的宽波段范围。
具有较小的发散角和较高的光束质量因子。
可实现千瓦级以上的高功率输出。
气体激光器结构简单，运行稳定，寿命长。
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广泛应用于工业加工、医疗、科研、军事等领域，如激光切割、焊接、打标、测距等。
应用领域
向更高功率、更短波长、更窄线宽、更高光束质量等方向发展，同时探索新型气体激光器和复合激光器的研究与应用。
发展趋势
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05
液体激光器与光纤激光器
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结构组成
液体激光器主要由激光工作物质、泵浦源、光学谐振腔等部分组成。其中，激光工作物质通常为染料溶液，泵浦源可采用闪光灯、激光二极管等。
工作原理
液体激光器的工作原理基于受激辐射和光放大。泵浦源提供能量使染料溶液中的分子或原子激发到高能态，形成粒子数反转分布。在光学谐振腔的作用下，受激辐射产生的光在腔内来回反射，不断放大，最终从输出镜射出形成激光。
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光纤激光器主要由增益介质（光纤）、泵浦源、光学谐振腔等部分组成。其中，光纤作为增益介质，通常采用掺有稀土元素（如铒、镱等）的光纤。
结构组成
光纤激光器的工作原理也基于受激辐射和光放大。泵浦源提供能量使光纤中的稀土元素激发到高能态，形成粒子数反转分布。在光学谐振腔的作用下，受激辐射产生的光在光纤内来回反射，不断放大，最终从输出端射出形成激光。
工作原理
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液体激光器的性能特点
染料溶液作为工作物质，具有宽的光谱范围和可调谐性。
易于实现高功率输出和短脉冲产生。
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但染料溶液的稳定性较差，需要定期更换。
光
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