应用光学_第9章_激光光学系统

共轴球面腔的稳定图
光学系统设计
光的传播及 光与物质 作用
光学信息处理
9.7 激光谐振腔的计算

长度、半径
与激光束的束腰位置，束腰半径有关。
闭腔 稳定腔 光学谐振腔 开腔 非稳腔 临界腔 气体波导腔
基本模型
系统构成
实现模式选择
Байду номын сангаас
9.3.2 激光扩束望远镜

用于激光测距、全息 照相等领域。 原理：令束腰位于物 镜焦距处。|l| = f ' 扩束望远镜的主要作 用是压缩激光发散角。


9.4 激光整形和微光斑形成系统

适用于半导体激光器

方法：
拦光法 柱面镜法 棱镜法
微光斑形成系统

主要考虑因素：
衍射
像差
激光

方向性好
激光

单色性好
激光

集中性好
空间高度集中：亮度比太阳表面高 1010 倍
时间高度集中：功率峰值为 1012 瓦。
激光

相干性好
CD机原理-光学部分
激光器分类

固体激光器
红宝石，Nd:YAG，钕玻璃

气体激光器
He-Ne，CO2，离子激光器

液体激光器
染料激光器 半导体激光器
9.2 激光束的透镜变换

高斯光束的透镜变换
P212-214
透镜的作用是改变高斯光束的特征参数：束腰的大小 和位置。
1 1 1 R1 R2 F
1 2 (薄透镜)
9.3.1 激光聚焦透镜

激光束聚焦的目的就 是希望得到足够小的 激光束束腰半径。
方法：令 |l| >> f ' 例如： |l| =500mm, f '=25mm
砷化镓（GaAs）、硫化镉 （CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌 (ZnS)

受激辐射

当外来光子的频率满足hv = E2-E1时，使原子中 处于高能级的电子在外来光子的激发下向低能 级跃迁而发光。
E2 E1
发光前
h
发光后
h h
9.1 激光束传输特性

激光光束截面的光强呈高斯分布

P209

方法如前介绍，注意调整距离。
9.5 激光扫描系统

核心：旋转多面体（旋转棱镜）、fθ透镜。


扫描分：一维、二维
快速，非接触。
9.6 光学信息处理系统和傅立叶变换镜头

空间频谱

一幅图像可以看成是一种光的强度和颜色的空 间分布。这种分布的特征可以用空间频率来表 示。
把图像看成是由各种方向和各种间距的条纹组 成的集合。
第九章 激光光学系统
激光

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。其原理在 1916年被爱因 斯坦发现。 “镭射”、“雷射”、“莱塞”，LASER， Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation。


受激辐射。
1964年，我国科学家钱学森建议定名“激光”。
激光

1953年，第一台激光器原型机出现，美国。


1960年，第一台实验用激光器。
1970～，开始商用，舞台，IBM，飞利浦......
1980～，光盘。
光纤通信、激光武器、科学研究、探测、医疗、 娱乐...... 皮秒激光器、飞秒激光器。



傅立叶光学、信息光学。
信息光学

信息光学＝数学工具（级数、积分）＋经典光 学（光波的传播、干涉、衍射、成像、光学信 息的记 录与再现、光学信号的处理）
应用光学 基本观点：光是能量的 射线
物光 电磁波
信光 光是信号 的载体
基本定理：费玛原理
光波的电磁场 理论
线性系统理论
成像、象差理论 基本内容：