激光原理及激光器简介-英文PPT

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《激光的基本原理》课件

《激光的基本原理》课件

利用光子学技术,可以实现高灵敏度、高分辨率的医学成 像和诊断。同时,光子学技术还可以用于生物科学研究, 如荧光共振能量转移等技术可以用于研究生物分子间的相 互作用和动力学过程。此外,光子学技术还可以用于光热 治疗、光动力治疗等领域,为癌症治疗等提供新的手段。
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详细描述
超快激光技术可以用于超快光谱学、 超快成像等领域,为物质科学研究提 供新的工具。同时,超快激光技术还 可以用于微纳加工、光刻等领域,提 高加工精度和效率。
光子晶体激光器的研究与应用
总结词
光子晶体激光器是一种新型的激光器件,具 有高效率、高稳定性等优点,在光通信、光 计算等领域具有广阔的应用前景。
随着技术的进步和应用需求的不断增长,激光技术逐渐拓展 到工业、医疗、通信、军事等领域,成为现代科技的重要组 成部分。
激光的重要性和应用领域
激光具有高亮度、高方向性、高单色 性和高相干性等优点,因此在科学研 究、工业生产、医疗卫生、军事等领 域有广泛的应用。
此外,激光还在通信、测量、军事等 领域中发挥着重要的作用,有力地推 动了科学技术的发展和社会进步。
1960年,美国物理学家梅曼发明了第一台红宝石激光器,标志着激光技 术的诞生。
激光的英文名称是“Laser”,是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写,意为“受激发射光放大”。
激光的发展历程
激光技术经历了从初步实现到逐步成熟的发展过程,各种不 同类型的激光器也不断涌现,如气体激光器、固体激光器、 液体激光器和半导体激光器等。
例如,在工业领域中,激光可以用于 打标、切割、焊接、热处理等;在医 疗领域中,激光可以用于治疗眼科疾 病、皮肤病、口腔疾病等。

principles of lasers激光原理第2章

principles of lasers激光原理第2章

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Under thermal equilibrium, the blackbody continuously emits and absorb e.m. radiation power, and reaches equilibrium condition. The electromagnetic radiation called blackbody radiation. The radiation is emitted according to Planck's law, where the radiation spectrum is determined by the temperature alone, not by the body's shape or composition.
A black body in thermal equilibrium has two notable properties: 1. It is an ideal emitter: at every frequency, it emits as much energy as – or more energy than any other body at the same temperature. 2. It is a diffuse emitter: the energy is radiated isotropically, independent of direction.
41
constant temperature T.
The energy density (per volume) of the e.m. radiation inside the cavity is:
=
1 2 1 E H 2 2 2

2024年度激光原理及应用PPT课件

2024年度激光原理及应用PPT课件
4
激光的相干性比普通光 强很多,可用于精密测 量和全息照相等领域。
激光器组成及工作原理
激光器组成
激光器一般由工作物质、激励源和光学谐振腔三部分组成。
2024/3/24
工作原理
在激励源的作用下,工作物质中的电子被激发到高能级,形 成粒子数反转分布。当这些电子从高能级跃迁到低能级时, 会辐射出与激励源频率相同的光子,并在光学谐振腔内得到 放大和反馈,最终形成稳定的激光输出。
激光雷达
测距、成像、识别等多元化应 用
激光显示
高清晰度、大色域、节能环保
激光制造
高精度、高效率、无接触加工
2024/3/24
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激光器类型及其特
03
点分析
2024/3/24
11
固体激光器
01
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质( 如晶体、玻璃等)中的粒 子,实现粒子数反转并产 生激光。
2024/3/24
根据实际需要,还可选择佩戴耳塞、手套 等个人防护装备,以降低激光对其他部位 的危害。
2024/3/24
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未来发展趋势预测
06
与挑战分析
2024/3/24
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新型激光器研发方向探讨
2024/3/24
新型材料激光器
探索新型增益介质,如量子点、二维材料等,提高激光器的性能 。
微型化与集成化
发展微型激光器,实现与其他光电器件的集成,推动光电子集成技 术的发展。
1960年,美国物理学家 梅曼制造出第一台红宝 石激光器
现代激光技术突破与创新
光纤激光器
高功率、高效率、光束质量好
量子级联激光器
覆盖中红外到太赫兹波段
2024/3/24

激光原理及激光器

激光原理及激光器

激光原理及激光器激光(Laser)是一种利用激光谐振腔产生的高强度、高单色、高相干和高直线度的电磁波。

激光器是产生激光的设备。

激光器的基本构成包括光学增益介质、激发装置、光反馈装置和光输出装置。

光学增益介质可以是固体、液体、气体或者半导体,激发装置用于提供能量激发光学增益介质,光反馈装置用于形成谐振腔,光输出装置用于从激光器中输出激光束。

激光的基本原理由电磁辐射理论和量子力学相结合得到解释。

根据电磁辐射理论,一个具有稳定振荡的电荷分布会产生辐射场,辐射场的强度与震荡频率一致。

同样地,一个稳定振荡的原子或分子会产生与震荡频率一致的辐射场。

根据量子力学,原子或分子的能量级是分立的,而能级之间的跃迁需要满足一定的条件。

当原子或分子在跃迁时,辐射场会产生激光。

激光的频率与原子或分子能级之间的跃迁能量差有关。

激光器的工作过程一般分为激发阶段、辐射阶段和放大阶段。

在激发阶段,光学增益介质中的原子或分子被外部能量激发到激发态。

在辐射阶段,激发态的原子或分子通过自发辐射或受到外部的刺激而在原子或分子原位跃迁,产生辐射光。

在放大阶段,通过光反馈装置和光输出装置,辐射光被多次反射和放大,形成相干、高强度的激光束输出。

在激光器中,光学增益介质的选择对激光器的性能至关重要。

常见的光学增益介质包括气体(如氦氖、二氧化碳等)、固体(如Nd:YAG、Nd:YVO4等)和半导体(如氮化镓、砷化镓等)。

不同的光学增益介质有其各自的特点和应用范围。

激光器分为多种类型,包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器和光纤激光器等。

气体激光器利用气体的激光增益特性产生激光,常见的有氦氖激光器、二氧化碳激光器等;固体激光器利用固体材料的激光增益特性产生激光,常见的有Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器等;半导体激光器以半导体材料为光学增益介质,利用固体摩擦电子的特性产生激光,常见的有半导体激光二极管等;光纤激光器利用光纤的激光增益特性产生激光,常见的有光纤激光器、光纤光栅激光器等。

激光原理概述课件

激光原理概述课件
听力损伤
高强度激光产生的噪声可能对听力造 成损害。
激光安全标准与等级
国际标准
激光产品的安全等级按照
IEC 60825系列标准进行
划分,分为Class
1、
Class 2、Class 3等不同等
级。
国内标准
我国参照国际标准制定了 相应的激光产品安全标准 ,如GB 7247系列标准。
行业标准
不同行业根据自身特点制 定相应的激光安全标准, 如医疗行业、工业加工行 业等。
手段。
激光技术应用
医疗领域
激光在医疗领域的应用包括手术、美 容、眼科治疗等,具有创伤小、恢复 快的优点。
科研领域
激光在光谱分析、量子通信、光学陷 阱等领域发挥着重要作用,推动了科 学研究的进步。
工业领域
激光在加工、焊接、打标等领域的应 用提高了生产效率和产品质量。
军事领域
激光在武器制导、通信加密、防御系 统等方面具有重要的应用价值。
放大
当有大量原子处于激发态时,它们释放出的光子会相互作用并产生更多的光子, 形成光的放大效应。
激光器的基本组成
01
02
03
激活介质
激光器中的工作物质,通 常是气体、液体或固体, 它能实现光的受激辐射放 大。
泵浦源
为激活介质提供能量,使 其中的原子或分子被激发 到高能级。
谐振腔
由反射镜构成,用于选频 、共振和放大,使特定波 长的光在两个反射镜之间 来回反射并不断放大。
激光原理概述课件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 激光原理简介 • 激光产生原理 • 激光特性与技术 • 激光安全与防护 • 未来激光技术展望

激光原理及应用ppt课件

激光原理及应用ppt课件
• 声光调Q是一种广泛使用的 Q开关方式,其有重复频率高、性能可靠的优点。
激光调制前
激光调制后
4.机械运动系统
• 基片送入后,高精度伺服电机在微机的控制下转动振镜的角度;
• 激光束通过扫描镜的反射,由f-θ场镜聚焦到基片的边缘位置上;
• 在微机上通过专用的控制软件输入总的清边面积、激光束的行走速度 和需要重复的次数;
E2
E2
E1
E1
自发辐射跃迁
自发辐射光子
c. 受激辐射(激光): 当频率为=ν(E2-E1)/h的光子入射时,会引发粒子以一定的概率,迅 速地从能级E2跃迁到能级E1,同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都 相同的光子。
E2
E2
入射光子
E1
E1
受激辐射光子 入射光子
受激辐射跃迁 3-2 粒子数反转
(Top flat)
高斯
多元高斯
• 减少脉冲时间,高的峰值能量,更多的能量密度
Less pulse time, high peak power more energy density
能量密度=功率/频率/光斑面积
pulse
1.1uW/um=220W/20KHz/900um2
Hz
4.重叠率计算——Overlap
全反光镜
反光镜: (越75%

Shutter
激光器外形 接光纤
Q-Switch
晶体腔
功率计
激光器内部分解图(P4)
Q-Switch 半反镜
晶体腔 光纤耦合器
镜头聚焦原理——凸透镜
激光刻划原理——以P1为例
光斑
1.Beam Shaping (激光束形状)
• 一般的激光都为高斯分布的波形,即高斯光束,为实现特殊的制程需求,需要转变 成为扁平式波形的平顶光束,即Top Hat,通过透镜组改变光束质量和形状产生。

高三物理激光 优秀PPT

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镜 激光的产生原理是利用了物质原子受激辐射后发生跃迁的特性。
铬离子经过两次跃迁处于E2能级
铬传离播子 很经远过距两离次能跃保迁持处一于定强E2度能,级可精确测距测更速多资源xiti123.taobao
taobao 缩写为Laser,中文也常音译为“镭射”。 DVD、CD、VCD机,计算机光驱 可会聚于很小的一点,记录信息密度高 激光切割、焊接、打孔医疗手术 激光切割、焊接、打孔医疗手术 可会聚于很小的一点,记录信息密度高 DVD、CD、VCD机,计算机光驱
光放大原理
半 反 射 镜
out
(谐振腔有选频作用)
谢谢观看
(抽运装置)
激活介质
铬离子经过两次跃迁处于E2能级
波长 ห้องสมุดไป่ตู้94.3nm
激光工作原理:
激光工作物质 全 激光切割、焊接、打孔医疗手术 反 更多资源xiti123.
可在很小空间短时间内集中很大能量 铬离子经过两次跃迁处于E2能级
射 更多资源xiti123.
DVD、CD、VCD机,计算机光驱
产生高压引起核聚变
人工控制聚变反 应
二。激光产生的机理
铬离子经过两次跃迁处于E2能级 激光切割、焊接、打孔医疗手术 铬离子经过两次跃迁处于E2能级 可会聚于很小的一点,记录信息密度高 DVD、CD、VCD机,计算机光驱 更多资源xiti123. 激光准确内涵是“来自受激辐射的放大、增强的光”。 可在很小空间短时间内集中很大能量 传播很远距离能保持一定强度,可精确测距测速 更多资源xiti123. 缩写为Laser,中文也常音译为“镭射”。 铬离子经过两次跃迁处于E2能级 可会聚于很小的一点,记录信息密度高
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特点 作用

《激光原理英文》课件

《激光原理英文》课件

Medicine
Laser beauty
Using laser energy to destroy melanocytes, achieving whitening, freckle removal and other effects, while also stimulating skin collagen regeneration, improving skin quality.
Laser spectroscopy
By utilizing the coherence and monochromaticity of laser, it studies the processes and laws of interaction between matter and light, providing strong support for research in fields such as chemistry and physics.
Characteristics
Lasers produce light with a narrow spectral width, high spatial coherence, and high temporal coherence
Classification of Lasers
Gas lasers
Common gas lasers include helium neon lasers and argon ion lasers
Solid State Lasers
Solid state lasers utilize a crystal or glass as the gain medium, which is pumped by an external energy source

激光器PPT课件

激光器PPT课件
激光全息
Laser Hologram
PART1:激光相关知识
➢ 激光简介 ➢ 激光的应用
PART2:全息照相实验
➢ 实验原理 ➢ 参考光路 ➢ 实验过程
一、.激光简介
➢ LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ----辐射的受激发射的光放大
自由空间光通信(FSO)
➢ 用小功率红外激光束在大气中传送光信号 的通信系统,即以大气为媒介的激光通信 系统
➢ 两种工作波长:850纳米 1550纳米 ➢ 850纳米设备便宜,应用于传输距离短的场

➢ 1550纳米红外光波可被视角膜吸收,照不 到视网膜,可增大传输功率,适用于传输 距离远的场合
自由空间光通信(FSO)的优点
➢ 通信用的激光器主要有两类:光纤放大器 用的泵浦光源和发射机用的信号光源。
➢ 应用于自由空间光通信(FSO)的激光器 有850nm和1550nm两种
3 激光在信息技术领域的应用
➢ 全息照相 ➢ 光存储 ➢ 大屏幕显示
(1)全息照相
➢ 既能记录光波 振幅的信息,又能 记录光波相位信息 的摄影.
➢基本原理 (双光束干涉)
1:激光在军事上的应用
-----激光武器
激光武器的杀伤机理
➢ 一是烧蚀效应-局部高温 ➢ 二是激波效应➢ 三是辐射效应-强电磁场
激光武器的优点
➢ 1.无需进行弹道计算 ➢ 2.无后座 ➢ 3.操作简便,机动灵活,使用范围广 ➢ 4.无放射性污染,性价比高
形形色色的激光武器
➢ 激光枪
形形色色的激光武器
2:激光的特性
➢ 方向性好 ➢ 亮度高 ➢ 单色性好 ➢ 相干性好 光子的高简并度包括了上述四特性

《激光原理与激光器》PPT课件

《激光原理与激光器》PPT课件

增益饱和,粒子数不再反转的时候 Gain? 当受激辐射超过受激吸收和自发辐射的时候,即粒子数发生反转
固体(气体、液体)增益物质:三能级,四能级 半导体增益物质:直接带隙,间接带隙
Loss:损耗
共轴球面腔:稳定腔、不稳腔、临界腔, 简称开腔,全称:开放式光学谐振腔
Ar+ Laser
Excimer laser (激基分子激光器)
1.5.2
Fiber Laser (EDFA) (Βιβλιοθήκη 铒光纤放大激光器)1.5.4

Solid laser
Active medium: Impurity ions in a transparent dielectric host • ions: rare-earth ( 3+) or transition-metal ions ( 3+) [concentrations: 0.1~10%]
• Ions: rare-earth (Nd 3+) [concentrations: 1%
]
• Hosts: Y3Al5O12 (yttrium aluminum garnet, YAG , 钇铝石榴石) Glass
• 4-level laser; pulse or CW operation (lower threshold) ; pulse operation
kink in output power
线宽压缩(线宽变窄) 扭结、弯曲
Laser history
Javan invents
He-Ne laser
TbouwildnsefsirinstvMenAtsSEaRnSpdcrohpawosloewLAaSnfEidrM(RsrtuTaobfiimwyb)enaLrenAsobSpuEtRiilcdcsofmirsmt Supneicatrtaiointroduces

激光原理PPT课件

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Imaje7000
You make it, we mark it
avril 21 13
Laser marking
激光打印
刻划式激光打印样品 :
Imaje7000
发明于早期80年代,现今用于在线刻划 通常打印速度较低:大面积时速度小于20m/min 非常好的打印效果 当今成本较低(低功率) CO2 激光 稳定性
激励机制 (5):
7.反射镜(10%Reflctive)
5.射频输入(激励机制) 光 或电
光学反射器 (3 & 7):
特殊光学镜
8. 激光释放
You make it, we mark it
avril 21 8
Laser marking
激光原理
激光的应用
– 光盘, 多媒体 – 医学激光 – 全息摄影 – 灯光 – 通讯 – 激光测量/定位 – 武器
avril 21
Imaje7000
– 工业 – 化学 – 打印 – 外科 – 等等…
You make it, we mark it
9
Laser marking
激光打印
掩模板激光机 Mask laser
Imaje7000
You make it, we mark it
avril 21 10
Laser marking
激光打印
单管点阵式 :多边旋转菱镜
Imaje7000
You make it, we mark it
avril 21 11
Laser marking
激光打印

多管点阵式 :
Imaje7000
You make it, we mark it
avril 21 12

激光的原理及激光材料PPT课件

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4.激光材料的应用及前景
在军事和航天方面,可用于红外 伪装和红外诱饵器。红外伪装的最 基本原标被发现和 识别的可能性。
在航天领域中,航天器用红外辐射 涂层是一种高温高发射率涂层,涂 在航天器蒙皮表面上,作为辐射防 热结构。
4.激光材料的应用及前景
(1)激光器技术开发向高功率、高光束质量、高 可靠性、高智能化和低成本方向发展。
➢ 半导体激光器
基本结构: 由掺杂浓度很高的半导体材 料形成p-n结,利用半导体能 带跃迁的复合发光引发受激 辐射而形成激光。
加电压后,n区向p区注入电子,p区向n区注入空穴
电激励 半导体薄膜
GaAs 、 GaSb 、 InAs 、 InSb 、 PbSe 、 PbTe、InGaAsP、AlGaAsSb
用 的
激 激光玻璃

激光玻璃因储能大,制造工艺成熟,以及 价格便宜等特点,在高功率光系统、纤维 激光器和光放大器,以及其他重复频率不 高的中小激光器中得到了广泛的应用,与

激光晶体一起构成了固体激光材料的两大

类,并得到了迅速的发展。
红外材料
红外材料是指与红外线的辐射、吸收、透 射和探测等相关的一些材料。
激光的原理及激光材料
Laser materials
1.激光的发展
Einstein
Tolman
Maiman
1.激光的发展
Maiman的第一台激光器
2.激光的原理
激光(Laser): Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
激光是光的受激辐射。 激光的特点:单色性好,方向性好;相干性好;亮度高.
基本沿某一条直线传播, 通常发散角限制在10-6球 面度量级的立体角内.
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Brief introduction of laser
By Jiang Wei and Zeng Xiangze Physics College Shandong University 2011.4.21
Principal of laser light
The interaction between electrons consists of three basic process:spontaneous emission, stimulated absorption and stimulated emission.
• Einstein has proved that B21 is equal to C12. • For an atomic system,stimulated absorption and emission both happen if there exists optical signal with energy density u(µ21). • From equation 1 and 2, we know: the net stimulated emission energy E=B21u(µ21) N2hµ21dtdv-C12u(µ21) N1hµ12dtdv =(N2-N1)B21u(µ21) hµ21dtdv Therefore, the laser light emits only when N2>N1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Thank you !
• spontaneous emission is the process in which excited atoms can experience spontaneous transition from high energy level to low energy level. Simultaneously, certain photon is emitted .
• We use "Pumping" method to achieve "population inversion".In terms of different energy levels, there are 3-level system,4level system and so on.
• stationary state • excited state • metastable state(one of the excited states in which atoms can stay longer)
3.Optical resonator It is made of two mirrors ,of which one is total reflecting ,the other is partial reflecting. Light of which direction is parallel to the axis of the optical resonator reflects between the two mirrors . In this process, light intensity goes up . When it reaches a certain level ,the laser light cross the partial reflecting mirror.
How can we get laser light ?
He-Ni laser
1.Active material It’s the material which receive energy from pump resource and then generate laser light. Its atomic system must has the metastable state . It can be solid, liquid or gas. 2.Pump resource It is used to stimulate the atomic system(active material) and promote the coming of population inversion. It can be optical energy , electric energy, chemical energy, etc.
• 3-level system Particles in the stationary state absorb energy given by the pump and transfer from E1 to E3.Since particles can't stay long in E3, they tend to move to E2 and release some heat.This achieve the goal "population inversion"
• However, under normal circumstance, N satisfies the Boltzmann Distribution: N2/N1=exp[-(E2-E1)/kT] since E2>E1, N2<N1 Now, we know that the key point to generate laser light is "population inversion" which means we must do something to make N2>N1 to meet the required condition.We will discuss this later in detail.
• stimulated emission • When there is an atom at its high energy level and an photon with energy hµ coming inside, the atom is likely to transfer to the low energy level and emit a photon if hµ=E2-E1.The photon is same as the source photon in frequency, emitting direction, phase and polarization. • E=B21u(µ21) N2hµ21dtdv where B21 is Einstein Coeffient
And the optical resonator must be stable cavity, it means that paraxial ray can reflect many times in it . It satisfy this condition :
L is the distance between the two mirrors of which curvature radiuses are R1,R2. For a certain optical resonator ,not all the electromagnetic oscillation with any frequency can exist in it. For example ,in a plane parallel cavity (平面平行腔) ,only when the light form standing wave , can it become laser light . Now its frequency satisfy the condition : namely,
where ž is the refractive index of the active material.
• Of course , it require some other conditions for different optical resonators. • After all, the laser light has better characteristics superior to ordinary light in brightness, monochrome , direction and coherence which relate to its physical creation process .
• E2-E1=hµ where µ is the frequency of the photon
• stimulated absorption: • When there is an atom at its low energy level and an photon with energy hµ coming inside, the atom is likely to absorb the photon and transfer to the high energy level if hµ=E2-E1 • The transition does not happen spontaneously but occurs due to the photon stimulating • E=C12u(µ21) N1hµ12dtdv where C12 is Einstein Coeffient
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