激光技术1
激光技术介绍(1)
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激光武器： 激光武器： 激光武器有它的独特性，令它被广泛应用于防 空，反坦克，轰炸机自卫等军事用途.激光之 所以能成为威力强大的武器，是因为它有三个 层次的破坏能力: 1.烧蚀效应 跟激光热加工原理一样，当高 能激光束射到目标时，激光的能量会被目标的 材料吸收，转化为热能.这些热能足以令目标 部分或完全穿孔，断裂，熔化，蒸发，甚至产 生爆炸. 2.激波效应 如目标材料被气化，目标材料 会在极短时间内产生反冲作用，形成压缩波使 材料表面层裂碎开，碎片向外飞时造成进一步 破坏. 3.辐射效应 目标材料气化的同时会形成等 离子体云，能产生辐射紫外线及X光线，使目 标内部的电子零件被破坏。
7、激光蚀刻 、
Laser lithography
• 激光蚀刻技术比传统的化学 蚀刻技术工艺简单、可大幅 度降低生产成本，可加工 0.125～1微米宽的线，非常 适合于超大规模集成电路的 制造。
八、激光的发展 激光的发展
• 激光手术： 激光手术： • 激光能产生高能量﹑聚焦精确的单色光﹐具有 一定的穿透力﹐作用于人体组织时能在局部产 生高热量。激光手术就是利用激光的这一特点 ﹐去除或破坏目标组织﹐达到治疗的目的。主 要包括激光切割和激光换肤。
四、激光的特性 激光的特性
• 激光被广泛应用是因为它的特性。激光几乎是一种单色 光波，频率范围极窄，又可在一个狭小的方向内集中高 能量，因此利用聚焦后的激光束可以对各种材料进行打 孔。以红宝石激光器为例，它输出脉冲的总能量不够煮 熟一个鸡蛋，但却能在3毫米的钢板上鉆出一个小孔。 激光拥有上述特性，并不是因为它有与别不同的光能， 而是它的功率密度十分高，这就是激光被广泛应用的原 因。 • 激光有以下三大特性： • · 单色波长 • · 同调性 • · 平行光束
激光技术专业技术培训
激光技术发展趋 势与展望
激光技术前沿研究
超快激光技术：实现皮秒甚至飞秒 级脉冲宽度，应用于材料加工、医 学成像等领域。
激光雷达技术：用于遥感、导航、 无人驾驶等领域，具有高精度、高 分辨率的特点。
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光纤激光技术：高功率、高稳定性， 广泛应用于工业、通信等领域。
生物医学激光技术：用于光动力疗 法、激光美容等领域，具有无创、 无痛、无副作用的特点。
培训结业考核与证书
考核方式：线上或线下考试， 理论与实践相结合
考核内容：学员需完成实际 操作任务，展示所学技能
证书颁发：通过考核的学员 将获得激光技术专业技术培
训证书
证书效力：证书可作为学员 具备相应技能的证明，提升
职业竞争力
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汇报人：
激光技术专业技术培训
汇报人：
目录
激光技术基础知识
01
激光加工技术
02
激光技术安全防护
03
激光技术发展趋势与展望
04
专业技术培训实践环节
05
激光技术基础知 识
激光原理
受激辐射放大：激 光产生的基本原理
光的相干性：激光 的特性之一
光的单色性：激光 的特性之二
光的方向性：激光 的特性之三
激光技术分类
固体激光器：以固体为工作物质，能量转换效率高，输出功率大 气体激光器：以气体为工作物质，结构简单、操作方便，输出波长范围广 液体激光器：以液体为工作物质，具有较高的能量转换效率，但维护成本较高 半导体激光器：体积小、寿命长、可靠性高，常用于光通信、激光雷达等领域
激光技术应用领域
工业制造：激光切割、焊接、打标等 医学美容：激光治疗、祛斑、美白等 通信领域：光纤激光器、光通信等 军事领域：激光雷达、激光武器等
先进制造技术9激光加工技术(1)
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三、激光焊接技术（1）
1．激光焊接的工艺特点
按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基本模式： 热导焊和深熔焊。热导焊所用激光功率密度较低（105106 W/cm2），工件吸收激光后，仅达到表面熔化，然后 依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。热导焊焊接模 式熔深浅，深宽比较小。深熔焊激光功率密度高（106107W/cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至气化，熔化 的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使 小孔不断延伸，直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面 张力和重力平衡为止。小孔随着激光束沿焊接方
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三、激光焊接技术（7）
可以预料，大功率YAG激光焊接技术在今后一段时间内将 获得迅速发展，成为CO2激光焊接强有力的竞争对手。
(2) 导光和聚焦系统 导光聚焦系统由圆偏振镜、扩束镜、反射镜或光纤、聚 焦镜等组成，实现改变光束偏振状态、方向、传输光束和聚 焦的功能。这些光学零件的状况对激光焊接质量有极其重要 的影响。在大功率激光作用下，光学部件，尤其是透镜性能 会劣化使透过率下降；会产生热透镜效应(透镜受热膨胀焦 距缩短)；表面污染也会增加传输损耗。所以光学部件的质 量、维护和工作状态监测对保证焊接质量至关重要。
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三、激光焊接技术（2）
方向移动时，小孔前方 熔化的金属绕过小孔流 向后方，凝固后形成焊 缝（图1）。这种焊接 模式熔深大，深宽比也 大。在机械制造领域， 除了那些微薄零件之外， 一般应选用深熔焊。
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三、激光焊接技术（3）
激光技术1
（1） 自发辐射
没有外界干预 E2 E1
E2 .
h E2
。 h
E1
发光前
E1 .
发光后
A N 单位时间内，因自发辐射跃 d N21
迁而产生的光子数的密度为 dt
21 2
A21自发辐射系数，物理意义
1、光与物质的相互作用
d N2 d N21 A21N2 d t
d N2 N2
一种特殊的激发态，寿命特别长，10-4~1秒 亚稳态
如铬离子、氦原子、二氧化碳等粒子中都存在
1、光与物质的相互作用
（2） 受激吸收
原子吸收外来光子能量 hν , 并从低能 级E1 跃迁到高能级E2
E2
E2 E1 h
E2
.
. E1
E1 。
d N12 dt
B12 ( )N1
ρ(ν)外来光单色辐射能量密度
2. 激光器的应用
激光通讯系统方框图
2. 激光器的应用
激光通信与无线通信相比，优点： （i）传递信息容量大，传送路数多。
理论指出，载波频率越高，传输的信息量越大。
以中波无线电通信为例，各电台间互不干扰，每个电台需 要占用10KHz左右的频率范围。收音机的中波波段为1000KHz， 整个波段只能安排100个电台同时广播，拥挤。在厘米波中，每 个电台需占用10MHz的频率范围，整个厘米波段的频带宽度为 103MHz，也只有同时发送100套节目。
红宝石激光器
1、固体激光器
氙灯和红宝石棒平行地 放置在聚光器内的对称 位置上，聚光器内壁抛 光并镀上金属反射层
如果氙灯发出的光足够强，红宝石棒中大量 的激活离子被激发，并使激活离子在激光上、下 能级之间形成粒子数反转；当光的增益超过损耗 时，就产生激光振荡，在部分反射镜一端输出很 强的激光
4章 激光的基本技术
1、多纵模振荡
G, I
若多个纵模均满足振
荡条件，且形成的烧
孔位置不重合，则它 们分用不同的粒子群，
I
均能振荡，若激励越
强，G 0 越大，满足
振荡的纵模数越多。
激发增强
结论：非均匀增宽激光器的输出一般都具有多个纵模。
三. 单纵模的选取
竞争的结果总是最靠近谱线中心 频率的那个纵模被保持下来。
所以，一般来说，均匀增宽的稳定激光器的输出 常常是单纵模的，而且频率总在谱线中心附近。
问题：单纵模激光器一定是单一频率输出吗？
mnq
c 2q m
4L
n 1
问题：均匀增益型介质激光器的出射功率怎样？
图4-1 均匀增宽型谱线纵模竞争
二、非均匀加宽激光器的多纵模振荡
图4-5 不同腔的衍射损耗曲线
三 激光器横模选择技术
1．横模选择的原则。 （1）谐振腔的衍射损耗。 激光振荡的阈值条件为： G＞a a为总损耗系数，它可表示为：a=δi+δm+δd 其中δi为激光束通过增益介质产生的损耗；δm为激光束在谐振腔镜面上 由于透射、散射和吸收等因素而产生的损耗；δd为激光在谐振腔中因衍射 而产生的损耗。
2.如图4-4所示的球面共焦腔，镜面上的 基横模高斯光束光强分布可以表示为
I
(
)
I0
exp(
2 2 12
)
3.单程衍射损耗为射到镜面外而损耗掉的
光功率与射向镜面的总光功率 之比
0 I ()2d I0
exp(
0
2 2 12
)d 2
I0
2
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28c32
Vd
§1 相干性的光子描述
（二）粒子观点 相空间、相格 对于微观粒子，人们用广义迪卡尔坐标x, y, z, Px, Py, Pz的六维 空间描述质点的运动状态。此六维空间称为相空间，相空间内的 一点表示质点的一个运动状态。 光子的运动状态受量子力学测不准关系的制约。——微观粒子 的坐标和动量不能同时准确测定。 在三维运动情况下，测不准关系
每个模式在波失空间占一个体积元
kxkykz
3
V
§1 相干性的光子描述
在波失空间，波失绝对值处于
k
k
d
k
的区间的体积为
V
k
1 4
8
2
k dk
在此积内的模式数为
1 8
4
k
2
d
k
V
3
在体积为V的空腔内，处在频率为附近频带d内的模式数为
V
k
P3 V
主要内容 光子的相干性
—光的相干性和光波模式的联系
光的受激辐射概念 光的受激辐射放大 光的自激振荡 激光的特性
§1 相干性的光子描述
光子的基本性质 光波模式，光子态和相格 光子的相干性 光子的简并度
§1 相干性的光子描述
一、光子的基本性质 光子的能量，=h 光子具有运动质量 m=/c2=h/c2 光子的动量， P=hk/2=ħk 光子具有两种可能独立偏振状态，左旋和右旋偏振光 光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，大量光子的集合，服 从玻色-爱因斯坦（ Bose-Einstein ）统计规律，处于同一状 态的光子数目是没有限制的 光子具有波粒二像性。
xyzPxPyPzh3
激光技术
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。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的 出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
如果，把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中（图1），处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射。其中，非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播,当它在激光物质中传播时，光强不断增长。如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ(G0l是小信号增益系数)，则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。
Light of a specific wavelength that passes through the gain medium is amplified (increases in power); the surrounding mirrors ensure that most of the light makes many passes through the gain medium. Part of the light that is between the mirrors (i.e., is in the cavity) passes through the partially transparent mirror and appears as a beam of light. The process of supplying the energy required for the amplification is called pumping and the energy is typically supplied as an electrical current or as light at a different wavelength. In the latter case, the light source can be a flash lamp or another laser. Most practical lasers contain additional elements that affect properties such as the wavelength of the emitted light and the shape of the beam.
激光技术的应用和发展
激光技术的应用和发展激光技术是一种高度精密和先进的技术，它有着广泛的应用领域，包括医学、军事、工业、交通、通信等。
随着现代科技的不断发展，激光技术将在未来的发展中起到越来越重要的作用。
一、医学领域的应用激光技术在医学领域的应用十分广泛，特别是在外科和皮肤病治疗方面。
其中，激光手术是一种越来越常见的治疗方法，它可以精确地切割和焊接组织，以及照射凝血。
激光治疗还可以用于治疗肿瘤、血管畸形、静脉曲张、近视等疾病。
同时，激光技术也可用于加速皮肤的衰老和色素沉着，可以对皮肤进行磨削，轻度激光治疗可以使皮肤表面上的色素沉着减少，从而使皮肤颜色更均匀、光滑。
二、军事领域的应用激光技术在军事领域的应用主要是用于武器系统和探测系统。
激光器可以在低空进行目标探测和跟踪，可迅速锁定目标，精准打击。
激光导弹也可以在恶劣的天气条件下进行有效打击。
另外，激光干扰器可以用于干扰对敌电子设备的信号，是一种有效的军事干扰措施。
激光技术在军事领域的应用，能够提高作战效率和战略威慑力，确保国家和人民的战略安全。
三、工业领域的应用激光技术在工业领域的应用也非常广泛。
激光加工可以实现各种形状的材料切割和切割加工，可以加工出精密的工件，用于汽车、军工、机械制造等领域。
激光焊接可以实现零接缝、高效率、可重复性的高精度焊接，广泛应用于3C电子、电器、航空、军工等领域。
激光打标、激光清洗等技术也受到广泛的应用。
四、交通、通信领域的应用激光技术在交通、通信领域的应用是十分广泛的。
激光雷达技术是现代车辆自动驾驶技术的重要基础，它可以实时掌控车辆周围环境，对障碍物进行识别和跟踪，以实现自动驾驶。
激光通信技术是目前互联网带宽扩充的重要方法，它可以使数据传输速率快上百倍，提高数据传输效率。
五、激光技术未来的发展激光技术在现代社会中的应用越来越广泛和深入。
未来，随着激光技术不断的发展和创新，大有可为。
在工业制造领域，激光技术将被广泛应用于管道、太阳能、汽车、飞机制造等领域，为各行各业提供强有力的支持。
激光技术概述范文
激光技术概述范文激光技术是一种利用激光器发射出的高密度、单色、相干性良好的激光光束进行工作的技术。
它具有独特的特点，被广泛应用于科学研究、医学、工业加工、通信等领域。
激光技术的原理是基于光的放大受激辐射。
激光器通过将介质中的原子或分子进行激发，使其处于激发态，然后通过光的放大受激辐射的过程，释放出一束高度一致、单一波长的光线。
这种激光光束具有高亮度、高单色性、高相干性等特点，能够进行远距离传输，能够集中能量进行精细加工，具有广泛的应用前景。
激光技术的发展经历了多个阶段。
20世纪60年代，人们首次实现了激光器的发射，但当时激光器的能量比较低，应用范围有限。
1970年代以后，激光技术开始迅速发展，激光器的输出功率不断提高，应用领域也逐渐扩大。
随着科学技术的发展，激光器的功率、波长、相干性等参数得到了进一步优化，激光技术得到了广泛应用。
激光技术在科学研究领域有着重要的应用。
激光可以用于原子与分子的激发与跃迁研究，光谱分析，精密测量等方面。
激光的单色性和相干性对于精确实验的实施至关重要。
例如，激光光谱学已经成为分析物质成分的重要手段之一、另外，激光技术还在核物理研究、等离子体物理研究、天文学研究等方面发挥着重要作用。
激光技术在医学领域也有着广泛的应用。
激光通过其集中的高能量和高亮度，可以用于医疗手术。
例如，激光刀是一种常用的微创手术工具，可以在不开刀的情况下进行手术。
另外，激光技术还可以用于眼科手术，如激光近视术、激光白内障手术等。
此外，激光在皮肤美容、无创治疗等方面也有着广泛的应用。
在工业加工领域，激光技术也发挥着重要的作用。
激光切割、激光焊接、激光打标等工艺已经成为现代工业加工的重要手段。
激光具有高度集中的能量和小的热影响区域，可以实现高精度、高效率的加工。
例如，激光切割可以用于金属板材、塑料板材等材料的加工，激光焊接可以用于汽车、飞机等产品的制造。
激光技术在通信领域也有广泛应用。
激光可以实现高速、远距离的信息传输。
激光原理教程一-激光的基本原理
§1-2 光的受激辐射基本概念
假设系统中高能级原子数为n2，低能级原子数为n1，则单位时 间内从高能级向低能级发生跃迁的原子数为： dn21 A21n2dt 其中A21为自发辐射爱因斯坦系数，定义为单位时间内n2个高能 级原子中发生自发跃迁的原子数与n2的比值，其物理意义是每 一个处于高能级的原子发生自发跃迁的几率。 dn2 1 dn21 1 A 21t A21 sp n 2 (t ) n 20 e dt n2 dt n2
§1-1 相干性的光子描述
相干时间：光沿传播方向通过相干长度 Lc所需的时间。
c Lc c
I ( )
I
I
2
0
1 c
c Lc
单色性越好，相干性就越好
§1-1 相干性的光子描述
x
S1
由杨氏双缝干涉实验 x 讨论光波的相干体积：
Lx
z
S2
R
S1、S2 两光波场具有明显相干性的条件：
1
B 21 B12 n1 1 A21 B 21n 2
h h c3 B 21 B12 g 1 KT KT 1 e e 1 8 h 3 A21 B 21 g 2
h h c3 B 21 e KT 1 e KT 1 3 8 h A21
原子跃迁：原子从某一能级吸收或释放能量，变成另一能级。 吸收跃迁： 低 辐射跃迁： 高
吸收能量 辐射能量
高 低
§1-2 光的受激辐射基本概念
1. 自发辐射
E2 E1
发光前 发光后
h
定义：处于高能级E2的原子自发向较低能级E1跃迁，并发射 一个能量为 h E 2 E1 的光子，这种过程称为自发辐射。 自发辐射特点：各个原子所发的光向空间各个方向传播，是 非相干光。
激光技术
l
部分透光反射镜
光学谐振腔示意图
在有了激活介质和谐振腔的条件下还不 一定能产生激光， 一定能产生激光，因为光在谐振腔内来回反 射的过程中， 射的过程中，对光强变化的影响存在两个独 立因素： 立因素： （1）激活介质中光的增益，它使光强变大； ）激活介质中光的增益，它使光强变大； （2）端面上光的损耗（包括衍射、吸收、 ）端面上光的损耗（包括衍射、吸收、 透射等），它使光强变小。 ），它使光强变小 透射等），它使光强变小。 要使光强在谐振腔内来回反射的过程 中不断得到加强，就必须使增益大于损耗， 中不断得到加强，就必须使增益大于损耗， 这就是阈值条件。 这就是阈值条件。
W21 = B21 ρ (υ )
dN 21 W21 = N 2 dt
W12是单位时间内，在单色辐射能量密度 (v) 是单位时间内，在单色辐射能量密度ρ 的入射光作用下，由于受激辐射跃迁到能级E 的入射光作用下，由于受激辐射跃迁到能级 1的 原子数密度在E 能级总原子数密度中所占比例， 原子数密度在 2能级总原子数密度中所占比例， 也就是在E 也就是在 2能级上每个原子在单位时间内发生受 激辐射的概率， 激辐射的概率，所以 W12 称为受激辐射概率
光在粒子数反转的工作物质中往返传 使谐振腔内的光子数不断增加,从而获得 播,使谐振腔内的光子数不断增加 从而获得 使谐振腔内的光子数不断增加 很强的光,这种现象叫做光振荡 这种现象叫做光振荡. 很强的光 这种现象叫做光振荡 λ 加强光须满足驻波条件 l =k 加强光须满足驻波条件 2
.
全反射镜 激光光束
E2
.
hν
发光前
E2 E1
。
E1
.
发光后
hν hν
受激辐射的光 放大示意图
激光技术的物理性质与应用技巧
激光技术的物理性质与应用技巧激光技术兴起于20世纪60年代，随着科技的不断进步，激光技术在标记、切割、雕刻、医疗等领域的应用越来越广泛。
本文将就激光技术的物理性质与应用技巧两个方面进行详细分析。
一、激光技术的物理性质1、激光的单色性激光是一种单色光。
在不同介质和体积条件下，激光的波长会发生变化，并且激光是一个相干光。
这种相干性使激光有极高的方向性、能量密度和光学功率。
2、激光的单向性激光是狭窄而集中的光束，其光束中的光子具有高相对速度，导致了激光的单向性。
这种单向性使得激光只能在特定的光路中行进，这种光路被限制在一维空间，具有高度的空间一致性。
3、激光的准直性和点状性激光是从某些材料中发射出的一束非常狭窄的光束。
这种光束是非常准直的，其光束的膨胀率很低。
当光束在远离发射端时，它会形成一个点，并且这个点的直径非常小，为几个微米。
4、激光的相干长度由于激光光源是强烈的相干源，因此它的相干长度很大。
这种相干长度决定了激光的光程差，同时也是激光干涉和光学信息处理中的重要参数。
5、激光的功率密度激光的功率密度是激光技术的另一个重要物理参数。
在某些情况下，激光的功率密度可以达到极高的水平。
这使得激光能够在许多应用中使用，包括材料加工、科学研究和医学成像。
二、激光技术的应用技巧1、材料加工技术激光材料加工技术是激光技术的最受欢迎和最多样化的应用之一。
激光技术可以用于切割、打孔、雕刻、焊接和表面处理。
这些应用可以在各种材料上进行，包括金属、塑料、玻璃和纺织品等。
2、激光成像技术激光成像技术已经广泛应用于家庭电器、移动设备和军事和安全领域。
在这些领域中，激光成像技术可以用于创建高分辨率和实时的图像和视频，同时还可以检测各种热源和材料。
3、光学传感技术激光技术还可以用于光学传感应用，其中光学传感器使用激光来检测并测量物体和环境的特性。
这种技术在测量环境污染、气体成分、温度、压力和在生物医学领域中也有广泛的应用。
4、激光医疗技术激光医疗技术是激光技术的进一步应用，已经被证明有许多实际的用途。
激光技术应用于医疗领域
激光技术应用于医疗领域激光技术作为一种高度精密的工具，已经广泛应用于医疗领域。
在医学诊断、治疗和手术等方面，激光技术发挥着重要的作用。
本文将介绍激光技术在医疗领域的应用，主要包括激光诊断、激光治疗和激光手术。
激光诊断是利用激光技术对病情进行检测和诊断。
例如，激光干涉血流图技术可以非侵入性地测量血管中的血流速度和容积，用于血液循环疾病的检测。
此外，激光显微镜可以用于细胞和组织的观察，帮助医生更准确地诊断病情。
激光技术的高分辨率和非侵入性特点，使其成为医学影像学和病理学研究的重要工具。
激光治疗是利用激光技术对疾病进行治疗。
激光治疗的一个常见应用是激光美容，包括激光祛斑、激光脱毛和激光除皱等。
这些治疗方法利用激光的能量作用于皮肤或毛囊，通过特定波长的激光光束来达到治疗效果。
相比传统的美容方法，激光治疗具有更好的效果和更少的副作用。
此外，激光技术在肿瘤治疗中也有广泛应用。
激光可以直接热灼肿瘤组织，同时保护周围正常组织的损伤，以达到治疗肿瘤的目的。
激光手术是一种利用激光技术进行的微创手术。
激光手术的优势在于创伤小、术后恢复快和出血少等。
例如，激光可以用于视网膜的手术，通过激光光束瞬间将视网膜上的病变部分蒸发掉，从而修复视网膜并恢复患者的视力。
此外，激光手术还可以用于心脏血管的手术，通过激光光束对血管进行切割和焊接，治疗心脏疾病。
激光手术的高精度和无创伤的特点，使其成为越来越受欢迎的手术方式。
尽管激光技术在医疗领域的应用已经取得了很多突破，但仍面临一些挑战和限制。
首先，激光设备的高价格和复杂性限制了广泛应用。
其次，激光对组织的瞬间高温作用可能会导致组织的损伤，从而增加术后并发症的风险。
此外，对激光治疗和手术的安全性和有效性的长期研究还需要进一步加强。
综上所述，激光技术在医疗领域有广泛的应用前景。
它可以用于疾病的诊断、治疗和手术，具有非侵入性、高精确性和微创性等优势。
随着科技的不断进步和发展，相信激光技术在医疗领域将会发挥越来越重要的作用，为人类的健康和生活带来更多的福祉。
激光技术 课程思政
激光技术课程思政激光技术课程思政激光技术作为一门前沿的科学技术，已经在各个领域得到广泛应用。
而在激光技术的学习过程中，我们也应该注重思政教育的融入。
本文将从思政角度出发，探讨激光技术所引发的一系列思考和思想启迪。
激光技术的发展和应用离不开科学精神的引导。
科学精神是指在科学研究和实践中所具备的一种态度和方法，包括批判精神、创新精神、合作精神等。
在激光技术的学习中，我们需要培养并践行科学精神，不断追求真理，勇于创新，注重团队协作，这样才能在这个领域中不断取得突破和进步。
激光技术的发展也涉及到伦理道德的思考。
激光技术的应用，既带来了巨大的科学进步，也带来了一系列伦理道德问题。
比如，在医疗领域，激光技术的应用可以实现高精度的手术治疗，但同时也需要保证医疗机构的合法性和医生的专业性。
在工业生产中，激光技术的应用可以提高效率，但需要注意对环境的保护和劳动者的权益。
因此，我们在学习激光技术的同时，也要思考伦理道德的问题，提高我们的道德素养和伦理意识，为激光技术的发展提供正确的引导。
激光技术的学习还需要培养我们的创新意识和实践能力。
激光技术的应用领域广泛，需要不断的创新和实践才能推动其发展。
在学习激光技术的过程中，我们要注重培养自己的创新意识，勇于思考和提出新的观点，同时也要注重实践能力的培养，通过实践来巩固和应用所学知识，提高我们的技术水平和解决问题的能力。
激光技术的学习也需要我们具备良好的团队合作精神。
激光技术的应用往往需要多个领域的专家共同合作，才能取得更好的效果。
因此，在学习激光技术的过程中，我们要注重培养团队合作精神，学会与他人合作，携手共进。
通过团队合作，我们可以充分发挥每个人的优势，促进激光技术的发展和创新。
激光技术课程思政的重要性不可忽视。
通过思政教育的融入，我们可以培养科学精神，思考伦理道德问题，提高创新意识和实践能力，培养团队合作精神。
这样才能在学习激光技术的过程中，真正做到知行合一，将思政教育的理念贯穿于激光技术的学习和实践中，为个人的成长和社会的进步做出贡献。
什么是激光技术
什么是激光技术
一、什幺是激光技术
激光，是一种自然界原本不存在的，因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。
物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。
激光技术是经国家科学技术部（原国家科委）批准向国内外公开发行的学术性刊物，是我国无线电电子学、电信技术类及物理类中文核心期刊，属国家级科学技术刊物。
本刊紧密跟踪国内外高技术的进展和开拓性新领域的动态，主要报道国内外与激光有关的光学、电子学等领域内不同发展时期的新材料、新工艺、新技术、新元件、新的工程应用中有创新的学术论文和有创见的综述性文章。
二、激光技术特性
1）方向性极好的强光束--------准直、测距、切削、医学、武器、核聚变研究等。
2）相干性极好的光束-------精密测厚、测角，全息摄影等。
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第一章 绪论
§1.1激光技术的发展历史回顾
光受激辐射放大理论的提出 1916年爱因斯坦提出了受激辐射的概念
激光的主要物理基础 概念：受激辐射 当处于高能级的原子，受外来光子作用，且外来光子的
频率与其跃迁频率一致时，它就会从高能级跃迁到低能级，
并发出一个与入射光子完全相同的光子。
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Einstein showed that stimulated emission can also occur.
空间激光通讯 激光通信 光纤通讯
激光在信息技 术中的应用
激光信息 处理
激光印刷 全息照相 光学存储
光计算
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激光在生物医学中ห้องสมุดไป่ตู้应用
激光眼科 激光外科 激光口腔科
激光在医学和生 物学中的应用
激光耳鼻喉科
激光皮肤科 光动力疗法（PDT）
激光辐照血液疗法 激光针灸
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弱相干光学层析技术（OCT）
由D. Huang于1991年提出，文章发表于世界著名杂志 “Science”（Vol.254, pp.1178–1181, 1991）
不锈钢切割样品
有机玻璃切割样品
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激光打标
在工件上打标记、商标、计算机制版等等。
左图为: LX-3系列激光打标机深 圳市星辰激光技术有限公司 系统组成：聚光腔、连续YAG 激光电源、声光Q开关、声光Q 开关驱动器、F-θ镜头、扫描振 镜系统、冷水机组、升降台、 计算机控制系统和标记软件等 几大部件
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亮度高
太阳发光亮度103瓦/厘米2球面度，而采用调Q 技术的大功率脉冲固体激光器，其输出激光亮 度可高达1014~1017瓦/厘米2球面度 量级以上， 亦即比太阳的亮度高几千亿倍以上
§1.3激光的主要应用领域
激光加工
将激光作为热源，对材料进行热加工；
其大体过程为：激光束照射材料，材料吸收光能， 光能转化为热能从而对材料加工。
讲义－1
激光技术
※课程涉及的内容
激光原理 激光是如何产生的? 激光器件 如何设计各种激光器? 激光技术 如何使输出激光符合特 非线性光学 非线性光学现象
定的应用要求?
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※教材与参考书※
※教材※
《激光技术》兰信钜主编, 科学出版社
※参考书※
《固体激光工程》W.克希奈尔著 华光译 科学出版社 《晶体光学》李家泽等 北京理工大学出版社 《激光原理器件与技术》北京理工大学出版社 《非线性光学》范琦康等 江苏科技出版社
Before Spontaneous emission After
Absorption
Stimulated emission
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直到1933年在研究反常色散问题时触及了光的放大
1940年苏联物理学家法布里坎特提出了“粒子数反转”的物 理思想； 1946年瑞士科学家布洛赫在研究核磁感应时，首次观察到了 粒子数反转信号； 1947年兰姆和雷瑟福在关于氢的精细结构的论文中，指出通 过“粒子数反转”可实现期望实现受激辐射； 1949年法国物理学家卡斯特勒发展了光泵方法，利用光辐射改 变光子能级集居数的一种方法，为此获1971年诺贝尔物理奖；
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左图为:JHM-1GY-300B激光 焊接机 楚天激光（集团） 股份有限公司 激光波长：1.06μm 激光工作物质：Nd:YAG 平均功率：≥300W 脉冲频率： 1-100Hz 脉冲宽度： 0.1-10ms 光束发散角：≤15mrad 连续工作时间： ≥16h 铝 合 金 焊 接 样 品
不锈钢焊接样品
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激光器的基本组成
工作介质、激励系统和光学谐振腔
固体
工作 介质
气体 液体 半导体
核心部分，产生光受激辐射的物质体系
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光激励 气体放电激励 激励系统
化学激励 热激励 稳定腔 光学谐振腔 介稳腔 非稳腔
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激光器的分类
固体激光器 气体激光器
按工作物质分
液体激光器 半导体激光器
光纤激光器
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连续波激光器（CW）
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二战期间，雷达的广泛应用，促成了微波激射器的诞生
1952年韦伯提出了“微波激射器”的原理；
1954年汤斯(C.Townes)利用分子受激辐射原理研制成功了 微波量子放大器，成为Maser； “Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation”
波段的扩展 ；
宽波段可调谐激光器的研制 ； 功率密度的提高，并进一步提高电－光转换效率 （DPSS）； 13
EYE-SAFE ULTRA-COMPACT LASER TRANSMITTER KULT - Series FEATURES
·Energy per pulse Up to 30ūJ ·Peak power Up to 6kW ·Pulse duration From 0.5 to 50ns ·Pulse repetition frequency from 1KHz to 1MHz ·Continuous or burst operation · Diffraction limited ·Low power consumption · Wide operating temperature range (-35°C to +65°C) ·Compact OEM module
激光加速器 长度基准与时间基 准的统一
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激光受控热核反应
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托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控 核聚变的环性容器
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§1.2激光的基本特点
单色性好
稳频单频特种He－Ne Laser，Δλ/ λ可达1010~10-13量级；激光出现以前，单色性最好 的光源为氪－86灯，λ＝605.7nm，Δλ＝ 0.00047nm, Δλ/ λ=10-6量级
方向性好
衍射极限，通常mrad量级； 波长1微米的激光，光束直径1mm时，发散角 约为1mrad；这样一束激光在10Km处光斑只 有2cm。
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第一台激光器的诞生 1960年5月美国的T.H. Maiman制成了世界上第一台红宝石
激光器，标志着激光技术的诞生
聚光腔
M1
红宝石棒
闪光灯 M2
Laser Beam
第一台红宝石激光器结构（λ＝694.3nm）
（我国第一台：1961年，王之江院士） 1962年美国的贾范研制成功了He－Ne激光器，第一台 气体激光器
技术指标：
激光范围：905纳米一级安全激光 测距范围：LRM1200 20-1200米 测速系统技术参数 LRM1500 20-1500米 LRMPRO1000 20-1500米 激光类型：905纳米一级安 测距精度：+/-1米 全激光 测速范围： 测速精度:+/-1km/h
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激光在信息技术中的应用
按运转方式分
准连续激光器（QCW） 脉冲激光器 紫外激光器
按波段范围分
可见光激光器 红外激光器
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激光技术的发展过程 1960年到1970年 ：激光理论逐渐完善，各类激 光器件相继问世，激光器品种繁多，并逐渐走向系列 化，商品化 1970年以后 ：结合重大应用及其相应理论和技术 发展的开拓阶段 （新波段激光器，新型激光器，提 高激光器效率和寿命，激光器件小型化 ） 激光技术发展方向
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激光加工的优越性 ： 光点小，能量集中，加工点位置以外的热影响小；
非接触加工，对工件不污染； 能穿透透光外壳对被密封的内部材料进行加工； 加工精确度高，实用于自动化。
激光焊接
激光可以把两种性状相差悬殊的金属材料 焊接在一起，焊接后性能超过常规工艺。 工业上，用精密微型点焊的例子很多，如钟 表游丝的焊接，微电子器件的封装焊接，调速 管瓶颈的焊接，原子反应堆的燃料封装焊接等
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激光精密测量
激光干涉测长 血液流速计
激光测速
振动测量仪
激光陀螺仪
激光精密测量
激光准直
脉冲测距 激光测距 相位测距
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装备交警的激光测速仪
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左图为：手持式激光测距仪 LRM1200/PRO1000
技术参数： 放大倍数：7X 物镜直径：25毫米 出瞳孔径：3.6毫米 视野范围：8度 光学涂层：复合光学涂层 瞄准标准："+"或"口"
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Principle of claddingpumping.
Fig. 1. Progress in output power from diffractionlimited and near-diffractionlimited fiber lasers. Since 1999, all results are with Yb-doped 15 fibers.
激光在军事中的应用
距离测量 激光雷达
激光在军事中 的应用
激光制导 激光实战模拟演习
激光报警
激光武器
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美装有激光制导组件的GBU-38炸弹实验成功
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蓝绿激光水下探潜
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激光在科学研究中的应用
核能的利用 非线性光学
激光同位素分离 激光受控热核反应
激光在科学研 究中的应用
揭开生命的奥秘 激光光谱分析 激光使卫星改道
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左图为: SZL600型印字轮激光雕刻机
雕刻字模
塑料雕刻
刻章
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激光热处理
激光淬火和激光退火 淬火：使金属表面强化、硬化或合金化，从 而达到改善和提高金属表面性能的目的。 退火：是一种修复过程（半导 体晶格损伤） 。
激光划片
GSL-I型1KW-2KW激光热 处理成套设备（上海雷 欧）
电阻的微调 动平衡去重