激光器的简介以及发展历程
激光器的发展历史及现状ppt课件
远红外激光器
X射线激光器
近紫外激光器
4.主要用途
由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密
测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域 引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距 等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。
子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称
为受控核聚变。
5.世界激光器市场发展现状
世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本在光电子技 术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占 首位；
良好效果。
2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可
测很远的距离，且精度很高。
பைடு நூலகம்
3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆
，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。
4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所
带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中
然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于 激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。
2.3成熟阶段
1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成 功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器的先例,但所 研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。
2.激光器的发明
2.1历史由来
激光器的诞生史大致可以分为几 个阶段，其中1916年爱因斯坦 提出的受激辐射概念是其重要 的理论基础。这一理论指出， 处于高能态的物质粒子受到一 个能量等于两个能级之间能量 差的光子的作用，将转变到低 能态，并产生第二个光子，同 第一个光子同时发射出来，这 就是受激辐射。
激光器的历史发展及前景
激光器的历史发展及前景06061224冯世超摘要：现代高科技领域中，激光器从发明到渐渐深入发展，并逐渐占有越来越重要的地位。
激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。
本文简单分析了激光器的发展历史、类型演变、工作原理等，并介绍了几种有代表性的激光器。
关键词：激光器、显微操作器、自旋微波激射器、原子钟、激光技术、激光雷达激光器是一种能发射激光的装置。
1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。
1958年A.L.肖洛和 C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。
1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。
1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。
1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。
以后，激光器的种类就越来越多。
按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。
近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X 射线的广阔波段。
按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q 和超短脉冲式等几类。
大功率激光器通常都是脉冲式输出。
各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的0.7毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X 射线波段的激光器也正在研究中。
激光器结构示意图 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔）3部分。
激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。
激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。
工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。
谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。
激光器相关名词定义（1）激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。
激光器的简介以及发展历程
➢ 信息技术方面的应用：光通讯，光存储，光放大，光计算， 光隔离器
➢ 检测技术方面的应用：测长，测距，测速，测角，测三维 形状
➢ 激光加工：焊接，打孔，切割，热处理，快速成型
➢ 医学应用：外科手术，激光幅照（皮肤科、妇产科），眼 科手术，激光血照仪，视光学测量
固体激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛 固体 激光器的用途。它常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和 焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱 研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及 激光核聚变等方面。
固体激光器还用作可调谐染料激光器的激励源。 固体激光器 的发展趋势是材料和器件的多样化，包括寻求新波长和工作 波长可调谐的新工作物质，提高激光器的转换效率，增大输 出功率，改善光束质量，压缩脉冲宽度，提高可靠性和延长 工作寿命等。
合成高能固体激光器JHPSSL是美军继氧碘 化学激光武器之后的研发重点，固体激光 器能采用功率合成的方法达到远超过化学 激光器的的功率，通过增减模块数量可以 满足从拦截战术炮弹到拦截战略导弹的多 层次需求。
Nd:YAG
Nd:YVO4
气体激光器利用气体或蒸气作为工作物质产生激光的器件。 它由放电管内的激活气体、一对反射镜构成的谐振腔和激励 源等三个主要部分组成。主要激励方式有电激励、气动激励、 光激励和化学激励等。其中电激励方式最常用。在适当放电 条件下，利用电子碰撞激发和能量转移激发等，气体粒子有 选择性地被激发到某高能级上，从而形成与某低能级间的粒 子数反转，产生受激发射跃迁。
光，将激光能量放大后就形成对材料加工 的激光束。
工作物质是中性分子气体，如氮、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽等。波长范 围很广，从真空紫外、可见光到远红外。其中以二氧化碳激光器最为重要， 其特点是效率高，大约在10％～25％范围内，可以获得很高激光功率,连续 输出功率高达万瓦,脉冲器件输出可达万焦耳每脉冲级。这种激光器工作在以 9.4微米和10.4微米为中心的多条分子振转光谱线上。二氧化碳激光器分为普 通低气压封离型激光器、横向和纵向气体循环流动型激光器、横向大气压和 高气压连续调谐激光器、气动激光器和波导激光器等。这些激光器可用于加 工和处理（如焊接、切割和热处理）、光通信、测距、同位素分离和高温等 离子体研究等方面。其中波导二氧化碳激光器是一种结构紧凑、增益高和可 调谐的激光器，特别适用于激光通信和高分辨光谱学。
创鑫激光器
创鑫激光器的技术发展趋势
高功率、高效率和高峰值功率
高亮度、高稳定性和长寿命
低功耗、小尺寸和高速率
创鑫激光器的市场竞争格局
国内外竞争对手不断涌现
市场竞争日益激烈
创鑫激光器需要不断提升核心竞争力
创鑫激光器面临的主要挑战与应对措施
主要挑战
应对措施
• 技术创新能力需要不断提升
• 加大研发投入，提升技术创新能力
02
加强市场拓展，提高市场占有率
03
重视人才培养，引进优秀人才
04
拓展应用领域，满足市场需求
05
加强国际合作，提升国际竞争力
CREATE TOGETHER
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
DOCS
• 2015年至今：高性能激光器研发和产业化阶段
创鑫激光器的成果
• 获得了多项国家级奖项
器的市场份额与地位
创鑫激光器的市场份额
• 在国内激光器市场占有较高份额
• 在全球激光器市场占有一席之地
创鑫激光器的地位
• 被誉为中国激光器产业的领军企业
• 为国内外客户提供高性能、高质量的激光器产品
02
创鑫激光器的技术特点与优势
创鑫激光器的核心技术与创新点
创鑫激光器的核心技术
• 光纤激光器技术：具有高功率、高效率和高峰值功率的特点
• 固体激光器技术：具有高亮度、高稳定性和长寿命的特点
• 半导体激光器技术：具有低功耗、小尺寸和高速率的特点
创鑫激光器的创新点
• 光纤激光器技术：成功研发出具有高功率和高效率的光纤激光器
• 固体激光器技术：成功研发出具有高亮度和高稳定性的固体激光器
• 半导体激光器技术：成功研发出具有低功耗和小尺寸的半导体激光器
激光器的发展历史及现状001
激光器的发展历史及现状001激光器的发展历史及现状001激光器是一种产生激光的装置，通过激光器可以产生一束具有高度定向性的、相干性好且能量集中的激光光束。
激光器广泛应用于科学研究、医疗、工业加工、通信等领域，对现代社会的发展起到了重要作用。
以下是激光器的发展历史及现状。
激光的概念最早由爱因斯坦在1916年提出，但是在之后的几十年中，科学家们仅仅对激光的概念有所了解，没有实际制造出激光器。
直到1960年，美国的激光先驱泰奥多·赫斯在贝尔实验室成功制造出了第一台激光器，从而打开了激光器的发展之路。
赫斯的激光器是由镜子组成的谐振腔、放置了掺有纯银的激光介质和辅助能量供应的光泵，能够产生涵盖从红外到紫外等不同波长范围的激光。
这个成果引发了对激光器在不同领域应用的研究，如光通信、光刻及材料加工等。
在激光器的发展过程中，科学家们通过不断改进激光介质和腔体结构，使激光器的性能得到了提升。
例如，早期的激光器解决了频率稳定性的问题，但是能量密度较低，限制了其在医疗和材料加工领域的应用。
而随着半导体激光器和光纤激光器的出现，激光器的能量密度得到了大幅提升，使其在医疗和材料加工中有了更广泛的应用。
目前，激光器已经成为科学研究、工业加工和医疗领域不可或缺的工具。
在科学研究中，激光器被用于光谱分析、原子物理学研究、量子信息等领域，为科学家们提供了研究材料的新手段。
在工业加工中，激光器广泛应用于激光切割、激光焊接、激光打标等领域，取代了传统的机械加工方法，提高了加工效率和精度。
在医疗领域，激光器被广泛应用于眼科手术、皮肤美容、牙科治疗等，为医生和患者提供了更安全、更有效的治疗手段。
未来，激光器的发展仍将朝着更高功率、更短脉冲、更宽频谱和更小体积的方向发展。
随着科技的不断进步，新型激光器的出现将会拓宽激光器的应用领域。
例如，在量子计算、量子通信和量子雷达等领域中，激光器被用于产生特殊波长和脉冲的激光，实现对量子信息的探测和操作。
激光行业的发展历程
激光行业的发展历程激光技术的发展历程可以追溯到上世纪50年代。
1958年，美国科学家激光的“发明之父”之一泰德·穆曼（Theodore Maiman）首次成功制造出了世界上第一台激光器。
激光器的发明引发了科学界的巨大关注，掀起了激光技术的热潮。
在接下来的几十年里，激光技术得到了广泛的研究和应用。
1960年代初，赫尔曼·厄休塔（Hermann Haken）和诺贝尔物理学奖得主尼古拉·巴斯特里（Nikolaas Bloembergen）开创了激光光谱学的研究，为激光技术的应用提供了新的可能性。
1960年代中期，卡尔·泽亨（Károly Simonyi）开发出了第一台商业化激光器，这标志着激光技术开始向实际应用方向发展。
激光器的诸多特性，如单色性、高亮度、高纵向相干性以及可调谐性等，为激光技术的广泛应用提供了条件。
在医疗领域，激光技术也取得了显著的进展。
1964年，美国医生利奥纳德·夏皮罗（Leonard Schaprio）首次使用激光器进行眼科手术，并开创了激光眼科学的新纪元。
激光在眼科手术中的应用迅速增加，成为治疗近视、白内障等眼部疾病的重要手段。
此外，激光技术在通信、制造、材料处理等领域也得到了广泛应用。
1988年，光纤通信技术的突破使得激光器可以传输光信号，大大提高了通信速度和带宽。
近年来，随着激光器技术的不断突破和创新，激光行业取得了飞速发展。
激光切割、激光焊接、激光打标、激光雕刻等应用日益广泛，激光器的性能不断提升，功率越来越大，应用领域不断扩展。
未来，随着人工智能、自动化技术的发展，激光技术将得到更广泛的应用。
同时，激光行业还面临着挑战，如激光设备制造成本高、技术要求严格等问题，需要不断创新和改进。
总的来说，激光技术的发展历程充满了机遇和挑战，必将为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
激光器调研报告
激光器调研报告激光器是一种能将电能转化为可见或不可见的激光光束的设备。
它具有高亮度、高单色性和高方向性等特点，被广泛应用于科研、医疗、工业、通信等领域。
本报告将对激光器进行调研，并分析其发展趋势和应用前景。
激光器的发展历史可以追溯到20世纪50年代末期。
最早的激光器是氦氖激光器，它使用的是氦氖混合气体，能够产生可见光激光。
随着技术的不断进步，激光器也逐渐发展出了多种类型，如：固体激光器、半导体激光器、液体激光器和气体激光器等。
激光器的应用非常广泛。
在科研领域，激光器被用于光学实验、光谱分析、原子物理学等领域。
在医疗领域，激光器可用于眼科手术、皮肤美容、牙齿治疗等。
在工业领域，激光器可以用于切割、焊接、打标等工艺。
在通信领域，激光器被用于光纤通信系统。
此外，激光雷达、激光测距仪、激光打印机等也是激光器的应用领域之一。
激光器的发展趋势主要体现在以下几个方面：1.小型化：激光器越来越小型化，可以便携使用。
2.高功率：随着技术的进步，激光器的功率越来越高，能够满足更多需求。
3.多功能化：激光器具备多种功能，如可调频、可调谐、超快脉冲等。
4.高效率：新型激光器设备具有更高的能量转换效率，能够节能减排。
5.应用领域拓展：随着科技的进步，激光器在医疗、工业、通信等领域的应用还将进一步拓展。
激光器的市场前景广阔。
根据市场研究机构的数据显示，全球激光器市场规模在未来几年内将保持平稳增长。
其中，工业和医疗领域将成为激光器的主要增长驱动力。
在工业领域，激光器在切割、焊接、打标等工艺中具有广泛应用的前景。
在医疗领域，激光器在眼科手术、皮肤美容等方面的应用将继续增长。
总之，激光器作为一种具有特殊性能和广泛应用的光源设备，具有巨大的市场潜力和发展前景。
随着技术的不断创新和应用领域的拓展，激光器将在科研、医疗、工业、通信等领域发挥更加重要的作用。
激光器简史及光纤激光器简介
03
光纤激光器发展历程
第一代光纤激光器
01
02
03
起源与早期发展
20世纪60年代，光纤通信 技术的兴起为光纤激光器 的发展奠定了基础。
结构与原理
第一代光纤激光器采用掺 铒光纤作为增益介质，通 过泵浦光激发产生激光。
优缺点分析
具有高转换效率、低阈值 等优点，但输出功率和光 束质量相对较低。
第二代光纤激光器
光纤中受激辐射过程
受激辐射概念
受激辐射是光与物质相互作用的一种基本过程，指处于高能级的粒子在受到外来光子的作用下，跃迁到低能级并 辐射出与外来光子完全相同的光子的过程。
光纤中的受激辐射
在光纤中，当泵浦光注入到光纤时，光纤中的稀土离子（如铒、镱等）会吸收泵浦光的能量并跃迁到高能级。当 这些离子回到低能级时，会以受激辐射的方式释放出与泵浦光相同波长的光子。这些光子在光纤中不断反射并向 前传输，最终形成连续的激光输出。
长寿命
光纤激光器采用无机械接触的全光纤 结构，避免了传统固体激光器中常见 的机械磨损和热效应问题。因此，光 纤激光器的寿命通常非常长，可达数 万小时以上。
低维护成本
光纤激光器的结构简单、紧凑，无需 复杂的光学调整和维护。此外，由于 光纤激光器的效率高、散热性能好， 因此也降低了对冷却系统的要求，进 一步降低了维护成本。
通信技术领域应用
光纤通信
光纤激光器是光纤通信系统的核心器件之一，可用于产生光信号和 光放大等，具有传输容量大、传输距离远、抗干扰能力强等优点。
空间光通信
光纤激光器可用于空间光通信系统，具有光束质量好、传输距离远 、保密性强等优点。
激光雷达
光纤激光器可用于激光雷达系统，具有测距精度高、抗干扰能力强、 体积小等优点。
激光器简介介绍
05 激光器的未来发展趋势和 挑战
高功率激光器的研发和应用
高功率激光器在国防、工业和 医疗等领域具有广泛的应用前 景。
研发高功率激光器的关键在于 提高输出功率、光束质量和稳 定性，以及降低制造成本。
高功率激光器在材料加工、激 光雷达、照明和通信等领域已 取得重要进展。
超快激光器的研发和应用
应用
二氧化碳激光器在医疗美容中应用广 泛，如激光手术刀、皮肤美白等。
固体激光器
特点
体积小、重量轻、效率高、操作简单。
应用
用于材料加工、打标、雕刻等领域。
液体激光器
特点
输出波长可调、效率较高。
应用
用于生物医学、光谱学等领域。
半导体激光器
要点一
特点
体积小、寿命长、价格便宜。
要点二
应用
用于光纤通信、数据存储等领域。
激光打标
利用激光的高能量密度在 物体表面刻印图案、文字 或编码等标识，实现高效 、环保的打标方式。
激光焊接
通过激光束将两个或多个 材料连接在一起，具有高 精度、高强度和高密封性 等优点。
医学领域
激光治疗
利用激光的能量照射人体组织， 通过热能、光化学效应等作用达 到治疗目的，如激光手术、激光
美白等。
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光纤激光器
特点
输出波长稳定、效率高、光束质量好。
VS
应用
用于高速光纤通信、激光雷达等领域。
03 激光器的组成和工作02
03
04
增益介质
用于提供能量放大作用，通常 由气体、液体、固体或半导体
等材料组成。
泵浦源
用于向增益介质提供能量，通 常采用光、电、化学等方法。
激光器发展历程
激光器发展历程
激光的发展历程可以追溯到20世纪的上半叶。
以下是激光器的主要发展里程碑：
1. 爱因斯坦的光子概念：1905年，爱因斯坦在他的光电效应理论中首次提出了光子的概念，这为激光器的研发打下了理论基础。
2. 马赫-琼斯实验：在1917年，路易斯·马赫和莫尔德琼斯执行了一系列实验，展示了通过光放大和受激发射可以产生的相干光束。
3. 激光理论的发展：在20世纪的40和50年代，理论物理学家发展了激光器的基本原理。
他们提出了受激发射和光放大的概念，并且预测可以通过跃迁的粒子数目来产生聚集性辐射。
4. 马塞尔·特朗普的激光器：1960年，激光的原型由西奥多·马奈斯和艾瓦·西格马的小组在美国发明。
然而，该装置在光学谐振器上没有突破，并且无法实现连续输出。
5. 第一台连续激光器：1961年，法国科学家马塞尔·特朗普首次成功地构建了连续激光器。
他使用了具有反射镜的半导体材料来实现光的放大。
通过光学共振的方法，他能够持续地产生输出功率较高的激光光束。
6. 光学纤维激光器：20世纪70年代初，科学家们开始探索使用光纤作为激光器的介质。
这种类型的激光器允许通过光纤导
光，因此可以将激光束引导到较长的距离或复杂的配置中。
7. 激光应用的拓展：激光器的应用领域也在不断扩展。
从最初的科学研究到现在的医疗、通信、制造业等多个行业都广泛应用激光技术。
总结起来，激光器的发展历程经历了理论突破、实验验证和技术改进等多个阶段。
如今，激光技术已经成为现代科学和工业中不可或缺的一部分。
激光器的简介以及发展历程课件
气体激光器通常采用气体作为增益介质，通过放电或燃烧等方式激发气体内部 的原子或分子，使它们跃迁到高能级状态，从而实现光的放大。常见的气体激 光器有氦氖激光器和二氧化碳激光器等。
液体激光器
总结词
利用液体作为增益介质的激光器。
详细描述
液体激光器通常采用有机染料或重金属盐溶液作为增益介质，通过激发介质内部 的分子或离子产生光子，从而实现光的放大。常见的液体激光器有染料激光器和 金钠米激光器等。
科研领域
激光光谱学
利用激光技术对物质进 行光谱分析，以研究其
组成和结构。
激光物理
利用激光技术对物理现 象进行研究和实验，如 量子光学、非线性光学
等。
激光化学
利用激光技术对化学反 应进行激发和观测，以 提高化学反应的效率和
产率。
生物医学成像
利用激光技术对生物组 织进行无损检测和成像 ，如光学显微镜、共聚
02
激光器的发展历程
激光器的起源
激光器的起源可以追溯到20世纪60年代，当 时科学家们开始探索光的相干性，并发现了 光的受激发射现象。
1960年，美国科学家梅曼发明了第一台红宝 石激光器，从此开启了激光技术的新篇章。
激光器的发明引起了广泛的关注和兴趣，因 为它具有高亮度、高方向性、高单色性和高 相干性的特点，为科学研究、工业生产和军 事领域提供了新的工具和手段。
焦显微镜等。
感谢您的观看
THANKS
02
光束质量
激光的光束质量影响其聚焦和 传输效果，光束质量越高，激 光的亮度越高。
03
稳定性
激光器的稳定性对其应用效果 和使用寿命具有重要影响，稳 定的激光器能够保证长时间的 工作效果。
04
光纤激光器发展史
光纤激光器发展史光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光器。
它具有高效率、高功率、高质量光束等优点，被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
本文将从光纤激光器的起源、发展和应用等方面进行详细介绍。
光纤激光器的起源可以追溯到20世纪60年代初，当时美国贝尔实验室的研究人员首次提出了将激光放大器与光纤结合的想法。
然而，由于当时光纤的制备技术还不成熟，导致光纤激光器的实际应用受到很大限制。
直到20世纪70年代初，随着光纤技术的突破和激光技术的发展，光纤激光器才开始逐渐成为研究的热点。
1970年，美国贝尔实验室的Peter C. Schultz等人首次实现了光纤激光放大器的工作原理，标志着光纤激光器的诞生。
光纤激光器的发展离不开光纤技术的进步。
20世纪70年代中期，研究人员开始采用单模光纤作为光纤激光器的激光介质，以提高光束质量和功率输出。
此后，光纤材料的制备工艺不断改进，光纤的损耗逐渐降低，使得光纤激光器的性能得到了大幅提升。
随着光纤激光器的技术突破，其应用领域也得到了广泛拓展。
光纤激光器在通信领域的应用尤为重要。
1983年，美国贝尔实验室的Kumar N. Patel首次将光纤激光器应用于光纤通信系统，实现了长距离、高速率的光纤传输，开启了光通信时代的大门。
除了通信领域，光纤激光器在医疗和材料加工领域也发挥着重要作用。
医疗方面，光纤激光器可以用于激光手术、激光治疗等，具有创伤小、恢复快的特点。
材料加工方面，光纤激光器可以用于切割、焊接、打孔等工艺，具有高精度、高效率的优势。
随着科技的不断进步，光纤激光器的性能和应用领域还将继续拓展。
目前，研究人员正在努力提高光纤激光器的功率输出和光束质量，以满足更高要求的应用场景。
同时，光纤激光器在激光雷达、光纤传感等领域也有着广阔的发展前景。
光纤激光器作为一种重要的激光器件，经历了从起源到发展的历程，并在通信、医疗、材料加工等领域发挥着重要作用。
随着技术的进步，光纤激光器的性能和应用还将不断提升，为人们的生活带来更多便利和可能性。
半导体激光器发展历程
半导体激光器发展历程从20世纪初开始，人们对激光器的研究就已经开始了。
最早的激光器是在20世纪60年代发展起来的，使用的是固态激光材料，如红宝石和纳塔隆晶体。
然而，这些固态激光器非常笨重，且效率较低。
随着科技的进步，半导体激光器在20世纪70年代开始得到广泛研究。
半导体激光器是利用半导体材料的特性来产生激光。
最早的半导体激光器使用的是直接注入电流来激发材料，但效率较低并且发热，限制了其应用。
到了20世纪80年代，人们发展出了半导体激光器的一种新型结构，称为可见光半导体激光器。
这种激光器使用了双异质结构，有效地提高了激光器的效率和输出功率。
此外，还出现了多量子阱结构的半导体激光器，可以在更广泛的波长范围内工作。
在90年代初，人们又发展出了垂直腔面发射激光器（VCSEL）。
相对于传统的边发射半导体激光器，VCSEL有着更好的光束质量和较低的发热。
这使得VCSEL在光通信领域得到了广泛应用。
随着半导体工艺和材料技术的不断进步，半导体激光器得到了进一步的改进。
发展出了高功率半导体激光器，可以用于工业加工、激光雷达等领域。
此外，还实现了半导体激光器的单模化和低噪声操作，使其在光通信和光学传感器等应用中更加稳定和精确。
近年来，人们还在激光器的集成和微型化方面取得了重要进展。
发展出了集成光源和多功能的光电芯片，将激光器与其他光学器件相结合，实现了更高级别的光学功能。
同时，还实现了微型化的激光器，如纳米激光器和微型激光阵列，开拓了更多的潜在应用领域。
总之，半导体激光器经历了多个阶段的发展，从最早的固态激光器到可见光半导体激光器、VCSEL以及目前的高功率、单模化和微型化激光器。
这些发展推动了激光技术的广泛应用，使其在通信、工业制造、生物医学和光学传感等领域发挥了重要作用。
激光原理和发展历程的概述
激光原理和发展历程的概述激光（Laser）是指通过聚集光源能量而形成的高强度、单色、高相干和直线偏振的光束。
它的发明极大地推动了现代科学技术的发展，如微电子、医学、通信、制造业等领域都离不开激光技术。
在此，我们将从激光原理和发展历程两个方面来探讨激光技术的演进。
一、激光原理激光发射的能量来源于一个三能级粒子系统，包括电子、元激发态和基态。
这个三能级粒子系统中，电子处于基态，元激发态的能量高于基态，可通过吸收光子而被激发，而电子则被激发到更高的能级，且具备动能。
当激发的电子回到元激发态时，将放出一个光子，在激光腔内受到反射后，光子就会与处于元激发态的其他分子进一步相互作用，从而使得这一态的粒子数增加，最终产生激光束。
二、激光发展历程激光技术产生于20世纪50年代，最早是在美国贝尔实验室由肖尔丹、汤普森等人发明的。
当时的激光仅仅是由氦氖气体激光产生的红光，但已经指向了激光技术的广泛应用。
在60年代末到70年代初，各种激光设备和激光处理方法得到迅猛发展，如CO2激光、半导体激光和固态激光等。
尤其是在1974年，德国科学家汉克曼发明了第一台使用合成尖晶石晶体Nd:YAG激光器，使得激光技术得到了进一步的发展。
这个激光器是一种固态激光器，使用氨气激光器为激发源，其波长最低达到1064nm，而这些特性为激光在医学、材料加工等领域的应用奠定了坚实的基础。
在80年代末，激光技术专门用于制造业中，如激光切割、激光钻孔以及激光表面处理等。
20世纪90年代，激光医学和激光美容开始得到快速发展，且在现今社会中已经普及使用。
这种激光的非侵入式特性和处置效应，使其在医学方面用于眼科手术、皮肤治疗等等。
在21世纪时，激光通讯技术已经得到高速发展，类激光的不断引入促成了激光技术的革命。
总而言之，激光技术目前已被广泛应用于现代科学技术中的许多领域，其另一特性就是突显出单色纯粹的特性，能够通过其波长和强度对许多物理和化学过程进行调控。
半导体激光器发展历程
半导体激光器发展历程半导体激光器（Semiconductor Laser）是指以半导体材料做为活性介质的激光器。
在过去的几十年中，半导体激光器已经经历了许多重要的技术突破和发展，成为现代科学技术和工业生产中不可替代的重要组成部分。
20世纪60年代初，由于量子阱的发展，半导体激光器的理论基础得以建立。
1962年，美国的理查德·斯普雷尔发明了第一台半导体激光器，使用的是锗半导体材料。
此后，人们开始研究使用其他材料制造的半导体激光器。
到了20世纪70年代，半导体激光器取得了重大的突破。
1970年，日本的三菱电机公司研制出了第一台使用化合物半导体材料的半导体激光器。
1977年，霍尔田・赛尔特斯发明并实现了量子阱激光器，该技术进一步提高了半导体激光器的性能。
20世纪80年代，半导体激光器进一步得到了发展和应用。
1981年，日本的日立公司实现了在室温下工作的金属有机化合物半导体激光器。
这一突破为半导体激光器的商业化应用打下了基础。
此后，半导体激光器在光通信、激光打印、激光制造等领域的应用逐渐扩大。
到了21世纪，半导体激光器的发展进入了新的阶段。
随着半导体技术的不断进步，半导体激光器的效率和功率不断提高。
2006年，美国的托马斯·厄尔发明了多谐振腔激光器技术，将半导体激光器的输出功率提高到了几千瓦级别。
这一技术的出现，使得半导体激光器在激光制造领域得到了广泛的应用，例如激光焊接、激光切割等。
与此同时，半导体激光器还在生物医学、光通信等领域得到了广泛应用。
在生物医学中，半导体激光器被用于光学成像、激光治疗等。
在光通信中，半导体激光器被用于激光器发射端和接收端，实现光纤通信的高速传输。
总之，半导体激光器的发展历程是一部科技进步的记录。
从最初的实验室研究到商业化应用，半导体激光器在科技和工业生产中发挥了巨大的作用。
未来，随着技术的进步，半导体激光器的性能将不断提高，应用领域也将进一步扩大，为人类社会的发展做出更大的贡献。
自然科学知识：激光器和激光技术的发展
自然科学知识：激光器和激光技术的发展激光器和激光技术的发展激光是一种具有高度一致、低散射、高聚束度、高单色性和强度等特点的光束。
激光器是产生激光的重要工具，由于其高度的精确性和高强度的能量输出，激光器和激光技术在传感、通信、医学、制造、能源和国防等领域得到了广泛应用和快速发展。
激光的起源可以追溯到20世纪50年代，最早的激光器是由美国物理学家泰德·梅曼于1960年发明的。
梅曼使用了一种名为人工红宝石的晶体来制造他的激光器，并在同年成功地产生了第一束红色激光。
这个历史性事件使得激光技术成为了一个全新的研究领域，并为激光技术的发展开辟了道路。
1970年代到1980年代是激光器和激光技术的快速发展期。
在这个时期，人们发明了多种激光器，例如更高功率的CO2激光器、色素激光器、半导体激光器和光纤激光器等。
这些发明促进了激光技术的广泛应用，例如在纳米材料的制造、电路板的刻蚀和安全检查等方面，激光技术的发展都得到了广泛应用。
同时，激光在军事领域的应用也越来越广泛，例如使用激光瞄准器精确打击目标，并使用激光在夜间进行侦察和导航等。
21世纪，激光技术也取得了突破性进展，例如超快激光技术。
超快激光技术是一种利用超短脉冲激光进行研究和应用的新方法。
它利用强光脉冲来研究物质的特性，并通过模拟不同的物理过程来获得更多的信息。
例如，超快激光技术被用来制造更高效的电池、研究材料的力学性质、探测生物分子和改善激光眼手术等方面。
激光器和激光技术的发展不仅使得科学家能够研究天体、物质和生命等方面的更多信息，而且也为人类创造更好的生活提供了巨大的帮助。
例如激光技术在现代医学中的应用：激光技术可以用于眼科手术、皮肤整形和医疗设备的制造等方面，而且随着激光的不断改进和优化，它在医疗领域的应用也将得到更多的发展和应用。
总之，激光器和激光技术的发展是人类科技发展史上的重要里程碑，其应用前景广阔，它不仅是科学研究的重要手段，也是中国现代化建设和人类未来发展的关键科技之一。
激光器的产生及历史
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
我国激光技术发展历史
1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专 业研究所——中国科学院（长春）光学精密仪器机械 研究所（简称“光机所”）。
我国的第一台激光器于1961年在长春光机所研制成功
He-Ne激光器
掺钕玻璃激光器
GaAs同质结半导体激光器
脉冲Ar+激光器
CO2分子激光器
CH3I化学激光器
YAG激光器
3
1963年7月 1963年6月 1963年12月 1964年10月 1965年9月 1966年3月 1966年7月
邓锡铭等 干福熹等 王守武等 万重怡等 王润文等 邓锡铭等 屈乾华等
1916年爱因斯坦提出了受激辐射的概念 1954年美国物理学家汤斯研制成第一台微波激射器 （1.25 cm）
1958年美国的汤斯和苏联的巴索夫及普罗霍洛夫等 人提出了激光的概念和理论设计
1960年美国的梅曼研制成功第一台红宝石激光器。
我国的第一台激光器于1961年在长春光机 所研制成功
1
1960年12月，美国科学家贾万等人制造了第一台气体 激光器——氦氖激光器。 1962年，发明了半导体激光器。 1965年，第一台大功率激光器——二氧化碳激光器诞生。 1966年，研制成了可在一定范围内连续调节波长的 有机染料激光器。 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。
激光技术简介及发展历程介绍
激光技术简介及发展历程介绍激光技术简介及发展历程介绍世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，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。
这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。
一、激光技术应用简介激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：1.冠钧激光加工系统。
包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2.冠钧激光加工工艺。
包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。
激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。
目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。
使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。
激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。
第一台激光器
第一台激光器
世界第一台激光器，是1960年7月8日，美国科学家梅曼发明的红宝石激光器，从此人们便可获得性质和电磁波相似而频率稳定的光源。
研究现代化光通信的时代也从此开始。
激光器的英文简称叫LASER，意思是“受激辐射的光放大”。
这种激光器产生的光与普通的灯光不一样，它是受物质原子结构本质决定的光，频率稳定，约为100太赫。
这种光的频率比已经广泛应用的微波（频率约为10兆赫）的频率高1万倍。
因此，用这种光来传送信息从理论上来说，通信的容量可以比微波通信的容量也大1万倍！因此，激光器的发明对光通信的研究工作产生了重大的影响。
但是最初发明的激光器在室温下不能连续工作，因此，还不可能在通信中获得实际应用。
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Nd:YAG
2021/3/15
Nd:YVO4
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2021/3/15
气体激光器
气体激光器利用气体或蒸气作为工作物质产生激光的器件。 它由放电管内的激活气体、一对反射镜构成的谐振腔和激励 源等三个主要部分组成。主要激励方式有电激励、气动激励、 光激励和化学激励等。其中电激励方式最常用。在适当放电 条件下,利用电子碰撞激发和能量转移激发等,气体粒子有选择 性地被激发到某高能级上,从而形成与某低能级间的粒子数反 转,产生受激发射跃迁。
r1
r2 谐振腔内光强的放大过程
L
(1)由于自发辐射，在z=0处有一束强度为I1的入射
光沿腔轴传播，此时由于腔内光强很弱，此时介质
的增益系数就是小讯号增益系数 G, 0 有：
I I 1 ex G 0 p a 内 )z ( I 1 ' r 2 I 1 ex G 0 p a 内 )L (
图中曲线 I1 表I1示' 了这个过程。
2021/3/15
激光器的工作原理
纳米实验室（NPNS）
1
激光器的发展
2021/3/15
激光是20世纪人类的重大科技发明之一,它对人类的 社会生活产生了广泛而深刻影响。作为高技术的研
究成果,它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿 领域,而且已经在人类生产和生活的许多方面得到了 大量的应用,与激光有关的产业已在全球形成了超过 千亿美元的年产值。
激光血照仪,视光学测量 ➢ 科学研究方面的应用:激光核聚变,重力场测量,激光光谱,激光
对生物组织的作用,激光制冷,激光诱导化学过程等等
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2021/3/15
激光全息防伪人民币（建国50周年纪念币）
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激光控制核聚变
2021/3/15
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天文台（激光导航星）
2021/3/15
来自纳层 的反射光 （高度约 100km)
2021/3/15
激光谐振腔内光强由弱变强直至最后达到稳定的过程可以用图(2-15)来描写。 M2是反 射率r2 1的全反射镜，置于在zL处，M1是反射率 r1 1的部分反射镜，置于 z 0 坐标 处。稳定光强在腔中传播过程由闭合曲线 A I ( L )I ( , L ) I ( 2 L )I ( , 2 L ) A 所表示。
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2021/3/15
谢谢大家!
36
这是一类以气体为工作物质的激光器。此处所说的气体可以 是纯气体,也可以是混合气体;可以是原 气体激光器
子气体,也可以是分子气体;还可以是离子气体、金属蒸气等。 多数采用高压放电方式泵浦。最常见的有氦-氖激光器、氩离 子激光器、二氧化碳激光器、氦-镉激光器和铜蒸气激光器等。
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2021/3/15
最大高度 约35km
来自空气 分子的 Rayleigh光
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激光测距与激光雷达
2021/3/15
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激光切割
2021/3/15
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长度测量
2021/3/15
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生物和医学应用
2021/3/15
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激光技术涉及的学科
2021/3/15
物理（光学） 精密加工（光学谐振腔的制作） 光学加工（光学镀膜、光学装调） 电子技术（激光电源、控制电路） 应用技术基础（数学方法、误差理论）
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2021/3/15
梅曼的第一台红宝石激光器
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2021/3/15
我国第一台红宝石激光器
5
我国激光器研究情况
2021/3/15
激光器的第一台
研制成功时间 研 制 人
红宝石激光器（我国第一台) 1961年11月
He-Ne激光器
掺钕玻璃激光器 GaAs同质结半导体激光器 CO2分子激光器
1963年7月
I3
(2) I 1又' 经增益介质进行放大，再传到M1处时，
光强已增至
I 1 " I 1 'eG x 0 p a 内 )L ( r 2 I 1 eG x 0 p a 内 ) 2 ( L
如图中曲线 I1'I1'' 所示
11
r1
r2
L
I3
2021/3/15
(3) I1 ' '光强在M1上一部分反射回腔内继续放大， 这部分为
源,精密加工技术制造出谐振腔,材料科学的研究提供了各种激光 工作介质,在近代高科技的发展支持下,各种激光器陆续诞生。
激光形成过程：
泵浦（抽运）
粒子数反转
受激放大
振荡
放大
达到阈值
激光输出
8
增益介质
2021/3/15
当光波经过增益介质时,引起的受激辐射就会 大于吸收,且粒子数密度的差值越大（也就是 上下能级粒子数的分布差异越大）,相对于吸 收来说,受激辐射越强,光经过增益介质时增长 得也越快,这就形成了受激辐射在介质中占主 导地位的状态。
21
2021/3/15
CO2激光器
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2021/3/15 23
光纤
耦合系统 全反镜 Yb:YLP 半反镜 2021/3/15
激光二极管（LD）
光纤激光器 24
染料激光器
2021/3/15
工作物质是有机染料,其能级由单重态(S)和三重态(T) 组成。S和T又分裂成许多振动－转动能态,在溶液中这 些能态还要明显加宽,因此能发出很宽的荧光。
一般染料激光器的结构简单、价廉,输出功率和转换 效率都比较高。环形染料激光器的结构比较复杂,但性 能优越,可以输出稳定的单纵模激光。
染料激光的调谐范围为0.3～1.2微米,是应用最多的 一种可调谐激光器。
25
2021/3/15 26
激光应用技术
2021/3/15
➢ 信息技术方面的应用:光通讯,光存储,光放大,光计算,光隔离器 ➢ 检测技术方面的应用:测长,测距,测速,测角,测三维形状 ➢ 激光加工:焊接,打孔,切割,热处理,快速成型 ➢ 医学应用:外科手术,激光幅照（皮肤科、妇产科）,眼科手术,
固体激光器还用作可调谐染料激光器的激励源。 固体激光器 的发展趋势是材料和器件的多样化,包括寻求新波长和工作波 长可调谐的新工作物质,提高激光器的转换效率,增大输出功率, 改善光束质量,压缩脉冲宽度,提高可靠性和延长工作寿命等。
16
美军研发高能固体激光器
2021/3/15
合成高能固体激光器JHPSSL是美军继氧碘化学 激光武器之后的研发重点,固体激光器能采用 功率合成的方法达到远超过化学激光器的的功
CO2激光器是远红外光频段波长为10.6 μm的 气体激光器,采用CO2气体充入放电管作为 产生激光的介质,当在电极上加高电压,放电 管中产生辉光放电（稀薄气体中的自激导 电现象 ）,就可使气体分子释放出激光,将激 光能量放大后就形成对材料加工的激光束。
20
二氧化碳激光器优势
2021/3/15
工作物质是中性分子气体,如氮、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽等。波长范围 很广,从真空紫外、可见光到远红外。其中以二氧化碳激光器最为重要,其特 点是效率高,大约在10％～25％范围内,可以获得很高激光功率,连续输出功率 高达万瓦,脉冲器件输出可达万焦耳每脉冲级。这种激光器工作在以 9.4微米 和10.4微米为中心的多条分子振转光谱线上。二氧化碳激光器分为普通低气 压封离型激光器、横向和纵向气体循环流动型激光器、横向大气压和高气压 连续调谐激光器、气动激光器和波导激光器等。这些激光器可用于加工和处 理（如焊接、切割和热处理）、光通信、测距、同位素分离和高温等离子体 研究等方面。其中波导二氧化碳激光器是一种结构紧凑、增益高和可调谐的 激光器,特别适用于激光通信和高分辨光谱学。
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2021/3/15
激光的发展史应该追溯到1917年,爱因斯坦提出光的受激辐 射的概念,预见到受激辐射光放大器诞生,也就是激光产生的 可能性。20世纪50年代美国科学家汤斯及前苏联科学家普 罗科霍罗夫等人分别独立发明了一种低噪声微波放大器,即 一 种 在 微 波 波 段 的 受 激 辐 射 放 大 器 Maser （ Microwave amplification by stimulated emission of radiation ).1958年美国 科学家汤斯和肖洛提出在一定条件下,可将这种微波受激辐 射放大器的原理推广到光波波段,制成受激辐射光放大器 Laser （ Light amplification by stimulated emission of radiation）.1960年7月美国的梅曼宣布制成了第一台红宝石 激光器。1961年我国科学家邓锡铭、王之江制成我国第一 台红宝石激光器,称其为“光学量子放大器”。随后我国科 学家钱学森建议统一翻译成“激光”或“激光器”
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粒子数反转
正常分布 受激吸收 占 主导 光衰减，吸收
2021/3/15
反转分布 受激辐射 占 主导 光放大 有增益
增益介质：处于粒子数反转分布状态的物质
为实现粒子数反转分布，要求在单位时间内激发到上能级的粒 子数密度越多越好，下能级的粒子数越少越好，上能级粒子数 的寿命长些好。
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激光器内形成光强的过程
Io uIh t (a 1 t1 )r 2 I1 ex G 0 p a 内 )( 2 L
(5)此时腔内光的放大倍数为 KII1 2r1r2exG p0(a内 )2L1
12
2021/3/15
激光器的类型 和应用
13
固体激光器
2021/3/15
用固体激光材料作为工作物质的激光器（见激光）。 1960年,T.H.梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器, 也是世界上第一台激光器。固体激光器一般由激光 工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源 等部分构成。