激光原理与应用页PPT文档

1961年 ⑴ 2月（A.Javan）研制成了 He—Ne混合气体激光器。
⑵ 有人提出了Q调制技术，
并制成第一台调Q激光器。 ⑶ 制成了钕玻璃脉冲激光器。
为什么要调Q？
1962年美国三个研究小组几乎同时分别发布砷化
镓（GaAs）半导体激光器运转的报道。
仅1961—1962年间世界各国发表 的激光方面的论文达200篇以上。
C.H.Townes
A.M.Prokhorov
The Nobel Prize in Physics 1964
N.G.Basov
汤斯1954年在量子电子学研究中实现了氨分子的粒子数反转， 研制了微波激射器和激光器；普罗霍洛夫和巴索夫1958年几乎同 时在量子电子学的基础研究中，根据微波激射器和激光器原理研 制了振荡器和放大器。以上工作导致了激光器的发明。
1 方向性好 （发散角～10 -4弧度）
一束激光射到~38万km的月 球上，光斑的直径只有~2km
手电筒的光射到~m处， 扩展成很大的光斑。
利用激光准直仪可使 长为2.5km的隧道掘进偏 差不超过16nm.
2 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
109nm
为什么要锁模？
1970年研制成了准分子激光器。
1977年研制成了红外波段的自由电子激光器 （FEL）
1984年研制出光孤子激光器（SL）
因对激光及其应用的创造性贡献而先后获诺贝尔物理学奖 的科学家共有10位.
( built in 1986 2beam /f200mm,
美国电话电报公司贝
尔实验室的研究人员于 1992年研制出当时世界上 最小的固体激光器它在扫 描电子显微镜下看起来就 像一个个微型图钉，其直 径 只 有 2 至 10 微 米 。 在 一 个大头针的针头上，可以 装下1万个这样的新型半 导体激光器。1990年美国 研制成功畸变量子阱激光 器 ， 开 关 速 度 达 280 亿 次 / 秒，这是激光器有史以来 达到的最高速度。
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。 汤斯和肖洛在Physis Revies 上发表论文，指出了实 现受激辐射为主的可能性，并给出了实现这个愿望需 要满足的条件。
1.6KJ/1w/1ns )神光-I 装置的两路激光系统
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，1012W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
一 . 激光特点：
1963年建立了激光的半经典理论。 对激光的频率特性和功率特性进行了比较完 善的探讨。
1964年研制成了 氩离子（A+r）离子气体激光器 二氧化碳气体激光器 化学激光器（HF氟化氢） 掺钕的钇铝石榴石固体激光器
1965年实现了铌酸锂光学参量振荡器，借助 半经典理论预言了锁模效应的存在。
1966年研制成了固体锁模激 光器获得了超短脉冲。
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
至此，一门新的科学 技术——量子电子学中的激 光技术以科学史上罕见的高 速度向前发展！
1960 Ruby激光出光（休斯实验室
Maiman、Lamb） He－Ne Laser出光（贝尔实验室 Javer） 1961 长春光机所Ruby Laser 1962 He－Ne Laser出光 1964 上海光机所成立
1波。
从微波振荡器到光波振荡器 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。
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。
激光原理及应用
前言
普通光源-----自发辐射 激光光源-----受激辐射 激 光 (Laser) （镭射） (Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation)
“辐射的受激发射光放大”
“激光”——钱学森在1963年提出
激光的发展历史
从历史来看，任何科学发明或科学发现，都不外是两条 道路：一是自然界业已存在，当人们自觉或不自觉地发现以 后再产生理论，并加 以证明和利用，如万有引力、氧气、电 磁等，这种情况称为“科学发现”；二是自然界（至少地球 上的自然界）并不存在的事物，但人们先从理论上推导、预 测，然后再通过努力加以证明和实现，如相对论、核衰变、 核聚变等，这种情况称为“科学发明”。而后者则更 有科学 理论性和挑战性，激光的诞生过程就是属于后者。
•激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导 体之后，人类的又一重大发明。
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。
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。
激光的 单色性比普通光高 1010 倍.
3 能量集中—— 脉冲瞬时功率大（可达～10 14瓦）亮度极高
激光的颜色非常单纯，而且只向着一个方向发光，亮度极高
激光在屏上形成的小光斑，有极大的 照度
太阳表面的亮度比白炽灯大 几百倍。普通的激光器的输出亮度， 比太阳表面的亮度大10亿倍。激光 是当今世界上高亮度的光源。