第1讲-激光简史、发展与应用模板只是分享
激光发展及其应用
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激光加工产品
绣花
商标激光打标
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定义
激光器输出来的激光束由计算机控制 光路系统，使它在模型材料 模型材料上扫描刻 光路系统，使它在模型材料上扫描刻 液态的材料凝固起来成型 划，液态的材料凝固起来成型
激光快速成型
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激光切割
定义: 激光切割技术广泛应用于金属和非 激光切割技术广泛应用于金属和非 金属材料的加工中，可大大减少加 金属材料的加工中， 工时间，降低加工成本，提高工件 工时间，降低加工成本， 质量。 质量。
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激光手术
主要包括激光切割和激光 换肤。 换肤。
23
激光能源
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激光武器
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机载反导激光器B747
美国舰载激光武器
美国单兵武器
中国单兵激光枪
中国车载激光武器
谢谢观赏！
组员： 组员： 马强 左林正 张宇轩 邓泽江 朱永虎
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激光技术发展简史之一 激光器的第一台 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 研制成功时间 1963年7月 1963年6月 1963年12月 1965年9月 研制人 邓锡铭等 干福熹 王守武 王润文等
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激光技术发展简史之二 •各种激光器的开发 •工作物质：固体，气体，染料，化学，离子，原子，半 导体，X射线 •输出功率：大功率，低功率 •工作方式：短脉冲，脉冲，超短脉冲，连续 •输出稳定性：稳频率，稳功率，稳方向 •激光模式：多波长，单一模式
激光发展及应用
1
内容要点
1· 激光技术的发展简史
激光技术的应用 2· 激光技术的应用
2
激光是二十世纪的最实用的发明 ▲LASER: Light amplification by stimulated emission of radiation ▲激光是光的受激辐射， 普通光源是光的自发辐射 ▲激光的特点：单色性好； 方向性好；相干性好；亮度高 ▲激光已经广泛应用于科学技术 及国民经济的各个方面
激光原理第一讲ppt课件
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球面波
波阵面为一系列同心圆的波是球面波
➢球面简谐波方程：
U
U0 r
cost
cr
➢球面波的复数表示法：
U U0 eitkr r
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光子
➢ 在真空中一个光子的能量 h
式中h是普朗克常数，h=6.63×10-34J•s。
➢
光子具有的运动质量
mc2
hc2 hmc2
➢ 光子的动量
h h h2 p h P m c n 0cn 0 ln 02 pln 02 pk
Schawlow
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16
激光技术发展简史之一
美国休斯公司实验室一位从事 红宝石荧光研究的年轻人梅曼 在1960.5.16利用红宝石棒首 次观察到激光； 梅曼在7月7日正式演示了世 界第一台红宝石固态激光器； 他在Nature(8月16日)发表了 一个简短的通知。
编辑版pppt
Maiman
发射 hE2E1
吸收 hE1E2
E2: 高能 ， E1级 : 低能级
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原子的能级
物质是由原子、分子或离子组成，而原子由带正电的原子 核及绕核运动的电子组成； 电子一方面绕核做轨道运动，一方面本身做自旋运动。
-e
+e 原子核
-e 电子 角动量L=r×p
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原子的能级
原子中电子的状态由下列四个量子数来确定：
➢主量子数n，n＝1，2，3，…大体上决定原子中电子的能 量值．不同的主量子数表示电子在不同的壳层上运动;
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。
激光科学的发展与应用
激光科学的发展与应用激光科学是一门涵盖物理、光学、电子技术、计算机技术等多个领域的综合性学科。
自激光被发明以来，它对现代科技的发展和生产制造的进步都产生了深远的影响。
本文将介绍一下激光科学的发展历程、基本原理及其在医学、工业、军事等方面的应用。
发展历程首先，让我们回顾一下激光的发明过程。
1960年，美国科学家泰奇硕·汉斯为了防止核武器的制造而攻击单个原子，就想到了一种不用强电场和高能粒子，而是只用光就可以实现的办法。
他利用如今人们已经十分熟悉的激光谐振腔原理，研制出了世界上第一台激光，激光束是由镜片反射反射而成的，它的能量级别达到了之前任何单一能源都无法比拟的高度。
马上，人们开始尝试运用激光，发现激光发光的特点，光束非常准直、稳定，激光功率高，可以控制光束大小，方向和强度，因此有很多的应用。
激光技术在科技界的广泛应用，也迅速促进了激光技术的发展。
它已经发展成了一项重要的学科。
基本概念和原理激光是一种特殊的光源，它是由由电子跃迁产生作用的啁啾效应，在光稳态里得到一个亚光速度集中聚焦的光场。
和普通的光线不同的是，激光每一个光子带有非常稳定的能量和相位特性，这种特性使得激光成为一个理想的数控高精度加工工具。
一个完整的激光系统由光源、光线传输、加工头和控制单元四大部分构成。
其中关键部位包括激光介质、光路设计、光束平整度、功率控制技术等等。
应用医学方面激光在医学领域的应用非常广泛。
激光手术技术可以用于熟练解决许多手术中的细节问题，且手术疼痛和严重感染率更低。
例如，大多数医生使用激光技术治疗患有近视、肝硬化、动脉瘤和糖尿病视网膜病等疾病的患者。
对于某些疾病的诊断，激光技术也可以扮演一个重要的角色。
例如，对于肿瘤的早期诊断，激光技术可以通过光散射信号检测出比较特殊的散射信号，以此作为肿瘤的依据。
工业方面在制造业中，激光技术被广泛应用于自动售货机、手机组装机器人、二维码标识及注塑机。
特别是在制造企业中，它已经在3D打印、氧化铝钻孔技术、张力测量等方面找到了应用。
激光技术的发展与应用
激光技术的发展与应用激光技术是一种强大的工具，被广泛应用于科学、医学、工业和军事领域，它的独特性质使得它成为了现代技术中不可或缺的一部分。
本文将会讨论激光技术的发展历程，以及它在不同领域中的应用。
激光技术的发展历程激光技术最早由美国物理学家泰奇·豪斯（Theodore Maiman）于1960年发明，他使用了一种半导体材料来制造激光器，并建造了世界上第一台完全工作的激光器。
这被认为是激光技术的诞生。
近年来，激光技术得到了极大的发展，不仅材料和电子元件得到了改进，激光器的类型与功能也得到了改进。
随着技术的进步，激光技术已经成为了许多行业中必不可少的工具。
激光技术的应用1. 科学领域激光技术在科学领域中具有广泛的应用，比如光学测量和精密加工。
在这方面，激光技术的应用使得科学家们能够实现最小尺寸范围的研究，也能够对材料进行微小的锯切并研磨，或者在不损害其它部分的情况下将它们限制在某个特定的区域内。
2. 医学领域激光技术在医学领域中也有着广泛的应用，比如激光手术。
激光手术是一种微创手术，它通过激光光束使组织破裂，从而达到治疗效果，这种技术使得手术切口更小、更干净，并且患者恢复速度更快。
激光还可以用于治疗近视、激光去毛和激光焊接等操作。
3. 工业领域激光技术在工业领域中也有着广泛的应用，比如激光切割。
激光切割不但可以进行常规的金属切割，还可以进行复杂的雕刻和拼贴操作，这种方法对于需要精确准确的雕刻和拼贴的行业如电子产业和汽车制造业非常重要。
4. 军事领域激光技术在军事领域中也有着重要的应用，比如制导武器和激光测距。
激光制导武器是利用激光束对目标进行跟踪并指引武器击中目标，这种技术对于高精度的精确打击非常重要。
结论总之，激光技术的应用范围非常广泛，包括科学、医学、工业和军事领域。
虽然激光技术还有很多不足，但它已经成为了当今现代技术中的重要组成部分，并将在未来的发展中扮演更为重要的角色。
激光的原理发展及应用
激光的原理发展及应用1. 激光的基本原理•激光（Laser）是一种利用激光介质中的原子或分子的电子跃迁产生的粒子间的相干辐射所形成的电磁波。
•激光器由激光介质、激光泵浦源和光学腔组成。
•激光器中产生的激光具有高度的聚焦性、单色性、相干性和高功率。
2. 激光的发展历程•1958年，激光的理论被提出。
•1960年，第一台工作在可见光波段的激光器被成功制造。
•1962年，第一台激光器进入商业市场。
•1970年代，固态激光器在军事、医学和科研领域得到广泛应用。
•1980年代，激光技术开始应用于光通信和制造业。
•1990年代，激光在半导体制造、材料加工和生物医学成像等领域取得突破。
•21世纪以来，激光技术在各个领域得到广泛应用，如无人机、激光雷达和激光显示技术等。
3. 激光的应用领域• 3.1 医疗领域– 3.1.1 激光治疗– 3.1.2 激光手术– 3.1.3 激光皮肤美容• 3.2 工业领域– 3.2.1 激光切割– 3.2.2 激光焊接– 3.2.3 激光打标• 3.3 通信领域– 3.3.1 激光通信– 3.3.2 光纤通信– 3.3.3 激光雷达4. 激光的应用案例• 4.1 生物医学领域– 4.1.1 激光治疗疾病• 4.1.1.1 激光治疗白内障• 4.1.1.2 激光治疗近视– 4.1.2 激光手术• 4.1.2.1 激光角膜矫正术• 4.1.2.2 激光刀手术• 4.2 工业制造领域– 4.2.1 激光切割金属– 4.2.2 激光焊接材料– 4.2.3 激光打标产品• 4.3 通信领域– 4.3.1 激光器用于光纤通信– 4.3.2 激光雷达应用于自动驾驶技术5. 激光的未来发展趋势• 5.1 紫外激光技术的发展• 5.2 高功率激光技术的应用• 5.3 激光加工技术的提升• 5.4 激光通信技术的进一步发展• 5.5 激光在生物医学领域的新应用总结：激光作为一种重要的光学技术，其原理和应用已经取得了重大突破。
《激光发展史》课件
激光发展史是一段令人惊叹的科技之旅，本课程将带你了解激光的起源、发 展和未来应用，并探讨其对社会的影响和发展机遇。
一、激光的发明和定义
激光的发明者
了解激光的发明者以及他们对科学界做出的巨大贡献。
激光的定义和特点
探索激光的定义，以及其独特的特性和优势。
二、激光技术的起步和发展
四、激光科技的未来展望
激光技术的研究趋势
展望激光技术的未来发展方向，如量子激光、激光通信和激光成像等。
激光技术的未来应用
探索激光技术在医学、工业、航天等领域的未来应用前景。
五、激光技术的影与发展机遇
1
激光技术对社会的影响
探讨激光技术对科学、工业和日常生活
激光技术的发展机遇
2
的积极影响。
了解激光技术发展带来的商业机会和创 新可能性。
1
激光技术的发展史
追溯激光技术的起步和历史发展，突出里程碑事件和关键发现。
2
激光技术的应用领域
探索激光技术在医疗、通信、材料加工等领域的广泛应用。
三、激光技术的发展变革
激光技术的革命性进展
介绍激光技术在纳米科技、量子计算和光子学领域 的突破性进展。
激光技术的发展挑战
探讨激光技术在能源效率、成本和环境影响方面面 临的挑战。
六、结语
反思激光技术的发展历程
回顾激光技术的发展历程，思考其对人类进步 的意义和启示。
展望激光技术的未来与发展方向
展望激光技术未来的发展方向，以及我们个人 和社会应如何应对。
激光技术的发展和应用简介
激光技术的发展和应用简介学院机电工程学院专业班级测控三班姓名学号摘要：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，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。
它的亮度约为太阳光的100亿倍。
本文简要的介绍了一下激光的起源和激光在中国的发展史，并在此基础上从工业、医疗、信息等几个主要领域简单介绍了激光技术的重要应用及其发展前景。
关键词：激光，发展，激光应用，激光技术一．激光的起源激光的理论基础起源于大物理学家‘爱因斯坦’，1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘受激辐射’。
这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。
这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。
1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将钠光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。
根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。
他们为此发表了重要论文。
肖洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷提出各种实验方案，但都未获成功。
1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
1960年7月7日，梅曼研制成功世界上第一台激光器，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。
二．中国激光技术的发展“激光”一词是“LASER”的意译。
激光的发展与应用前景展望
激光的发展与应用前景展望激光技术始于20世纪60年代，迄今为止已经发展了近60年。
作为一种高度聚焦的能量源，激光技术在各个领域的应用越来越广泛。
本文将探讨激光的发展历程以及未来的应用前景。
第一部分：激光的发展历程激光技术最早出现在科幻作品中，然而，1960年美国物理学家梅澜斯发明了世界上第一台激光器，标志着激光技术的诞生。
最初的激光器是由具有受激发射能力的固体晶体制成的，但是随着科技的进步，激光器的类型也不断扩展，包括气体激光器、液体激光器和半导体激光器等。
这些不同类型的激光器具有不同的特点和应用领域，例如气体激光器广泛应用于切割、焊接和材料加工等领域，而半导体激光器则用于通信和激光照明等领域。
第二部分：激光技术在医疗领域的应用激光技术在医疗领域的应用已经发展了几十年，目前已经成为一种重要的治疗工具。
例如，激光手术已经在眼科、整形外科和皮肤科等领域取得了显著成果。
激光手术具有创伤小、恢复快的特点，对患者来说是一种低风险的治疗方式。
此外，激光技术还可用于准确定位和破坏癌细胞，从而为肿瘤治疗提供了新的途径。
第三部分：激光技术在通信领域的应用随着互联网的快速发展，人们对高速、高容量的通信需求也在不断增加。
激光通信技术因其高速、安全的特点被认为是未来通信的重要方向。
激光通信利用激光脉冲传输信息，具有比传统电信号传输更高的带宽和传输速度。
此外，激光通信还具有抗干扰能力强、难以窃听的特点，可以在军事通信和机密文件传输等领域发挥重要作用。
第四部分：激光技术在工业领域的应用激光技术在工业领域的应用也越来越广泛。
激光切割、激光焊接和激光打标等成为现代工业生产中重要的工具。
激光切割技术可以在减少材料浪费的同时提高生产效率，激光焊接技术可以实现高精度的焊接，激光打标技术可以在各种材料上实现标记和编码。
这些激光应用不仅提高了生产效率，还提高了产品质量和精度。
第五部分：未来激光技术的挑战与展望尽管激光技术在各个领域都取得了重要的进展，但仍存在一些挑战和限制。
激光技术和应用-PPT课件
1 激光发展史
心脏动脉血管支架 1064nm激光 医疗设备（去斑等）
1 激光发展史
激光之母。受控核聚变很久以来都是人们认为最理想的清洁能源发电方式。1962年，劳伦斯 利弗莫尔国家实验室的物理学家约翰·纳科尔斯（John Nuckolls）在加利福尼亚州利弗莫尔， 提出用激光脉冲加热和压缩的重氢同位素块实现受控核聚变。从那以来，利弗莫尔实验室 一直追寻着这个理念，他们使用的激光器也越来越大，终于在美国国家点火实验设施中达 到巅峰。 这是一个复杂的系统，可以同时发出192束激光，去年，在十亿分之几秒的时间内， 产生了能量达到100万焦耳的激光脉冲，使之成为有史以来能量最强的激光器。 （美国国家点火实验设施 (NIF)是美国出于研究核聚变反应设想而建造的试验装置。）
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；而在激光材料加工设备 方面则是 德国占首位。因此我们选择美国、日本、 德国三个国家， 介绍他们激光产业发展情况，也就反映了世界激光市场的基本情况 及其发展趋势。
1 激光发展史
国产激光焊接机
1 激光发展史
激光数控切割机
1 激光发展史
进口高精度激光雕刻机
1 激光发展史
激光外科手术。激光在医学上的首次成功应用是进行眼内手术，但是不需要切开眼球。早在 1962年，一台红宝石激光器将病人脱落的视网膜与眼球重新连接，使他恢复了视力。更大的 成功在1968年到来，外科医生弗朗西斯·莱斯佩朗斯和贝尔实验室的工程师使用氩离子激光 器破坏异常的血管，以避免这些血管在视网膜中扩散，致使糖尿病人失明。这种治疗方法已 经挽救了数百万人的视力。如今，激光也被用来切割角膜，以矫正视力，或者使胎记和刺青 褪色。
激光技术的发展历程及应用
激光技术的发展历程及应用激光技术，常常出现在科幻电影中，人们往往认为激光只是虚构的产物，但是在现实中，激光却已经成为了现代科技的重要组成部分。
那么，从激光的发展历程到其应用领域的不断扩大，让我们一起来大致了解一下这项尖端技术吧。
早在1917年，爱因斯坦就曾经提出过“受激辐射”的概念，但是当时科学技术的发展水平还没有达到足够的高度，这个概念也没有被实际应用，但是激光的发明却叫人们意想不到。
1958年，美国贝尔实验室的一位骨灰级物理学家查尔斯·汤斯登发明了世界上第一支激光器，创造了现代激光技术的开端。
这支激光器利用了氖气和氩气的混合物作为激发剂，发射出了6900艾米(A)波长的光，同时被认为是红色激光。
这是一项突破性的发明，也开创了激光技术的新纪元。
接下来的两年中，美国理工学院的理查德·泰普狄克和尤金·麦穆伦开发出了一种高功率的激光器，可以使激光器发出6200瓦的能量。
这项发明引起了世界各地的热议，科学家们开始意识到激光技术的潜力，以及未来将会在各个领域得到应用。
激光技术首先在工业领域得到了广泛应用。
激光切割机、激光打印机、激光雕刻机等产品以其高速、高精度以及低误差的优点成为了现代工业生产中的佼佼者。
而在医学领域，激光则被用于实施一些高精度手术，如激光角膜切割手术等，可以避免一些传统手术中出现的各种并发症。
而在军事领域，激光则是非常重要的武器之一。
美国的“精确制导武器”就是利用激光技术来指导导弹，从而实现精确打击目标。
在生活中，我们也常见到激光指针，可以用于教学、演讲、辅助工作等场景。
在科学研究领域中，激光技术也有着广泛的应用，从精确测量到材料表征等研究方向，都有着激光技术的身影。
然而，激光技术并不是完美的，它的应用前景中仍然存在着一些挑战。
比如在环境污染治理中，激光技术的能量密度过高，如果不加控制大量释放会对环境造成极大的影响。
同时，在激光技术的应用中，溶解粉尘或者金属等可被激光直接蒸发的物质会释放出大量有毒有害气体，仍需要不断探讨和改进。
激光技术的发展与应用
激光技术的发展与应用在21世纪，激光技术得到了广泛的应用。
激光技术是一种能量极高的光源，它能够提供聚焦、切割、治疗和测量等多种功能。
本文旨在探讨激光技术的发展与应用。
一、激光技术的发展史激光技术的历史可以追溯到1958年，当时美国物理学家魏曼(W. Maiman)首次制造了一种获得激光光束的器件——宝石激光体(system). 直到1960年，美国贝尔实验室的研究人员成功地发明了一种类气体分子激光器，标志着激光技术进入了实用阶段。
之后，激光技术被广泛应用于医疗、通讯、军事、制造等领域。
二、激光技术的应用领域1.医疗领域激光可以在医疗领域中起到许多作用。
比如，对于癌症和其他组织的治疗，激光可以运用其热性质动态地摧毁恶性组织和肿瘤。
另外，激光技术可用于美容整形手术，如脱毛、除皱、抽脂、永久性化妆等。
2.通讯领域激光还被广泛用于通讯领域。
利用光感应器和激光来发射信号，可以使光信号传送得更远、更稳定，而不易受到电磁干扰的影响。
此外，激光还可以应用于光纤通讯技术，因为其能够在纤维内传输信号。
3.军事领域激光技术在军事领域也有广泛的应用，如激光导弹的瞄准和隐身系统（可以隐藏无人机的发射源）。
激光雷达也可以用于探测物体的位置，甚至可以穿透云层来进行侦察。
4.制造领域激光技术也被广泛用于制造领域。
利用激光进行精细切割和精细焊接可以提高工业生产效率。
此外，研究人员也利用激光进行3D打印，这为工艺制造领域提供了新的思路和工具。
三、未来展望随着新材料的发展和激光技术的日益成熟，激光技术将会在更广泛的领域中发挥作用。
比如，激光技术可以被应用在量子计算机和人工智能等领域，从而推动科学与技术的发展。
总之，激光技术的发展和应用一直在不断地拓展新的领域。
尽管激光技术还存在许多问题，如高能耗和高成本等，但是这仅是一个技术发展的过程。
我们有理由相信，在不久的将来，激光技术必然会在各个领域中有更广泛的应用。
激光简史及应用
激光简史及应学号2013210006用姓名杨策目录一——激光发展简史1.1 爱因斯坦提出受激辐射概念1.2 负色散的研究1.3 微波激射器的发明1.4 激光的设想二——激光的应用摘要：按照激光探头是否与激光作用的物质接触，分为接触式和非接触式两种工作模式。
激光应用的领域，主要有工业、医疗、商业、科研、信息和军事六个领域。
关键字：激光、受激辐射、负色散、微波激射器、电磁波辐射一、激光发展简史激光是20世纪中叶以后近二三十年内发展起来的一门新兴科学技术。
它是现代物理学的一项重大成果，是20世纪量子理论、无线电电子学、微波波谱学以及固体物理学的综合产物，也是科学与技术、理论与实践紧密结合产生的灿烂成果。
激光科学从它的孕育到初创和发展，凝聚了众多科学家的创造智慧。
他们的探索精神，值得我们认真学习和总结。
§1.1 爱因斯坦提出受激辐射概念激光的理论基础早在1916年就已经由爱因斯坦奠定了。
他以深刻的洞察力首先提出了受激辐射的概念。
所谓受激辐射的概念是这样的：处于高能级的原子，受外来光子的作用，当外来光子的频率正好与它的跃迁频率一致时，它就会从高能级跳到低能级，并发出与外来光子完全相同的另一光子。
新发出的光子不仅频率与外来光子一样，而且发射方向、偏振态、位相和速率也都一样。
于是，一个光子变成了两个光子。
如果条件合适，光就可以象雪崩一样得到放大和加强。
特别值得注意的是，这样放大的光是一般自然条件下得不到的“相干光”。
爱因斯坦是在论述普朗克黑体辐射公式的推导中提出受激辐射概念的。
这篇论文题为《辐射的量子理论》，发表在德文《物理学年鉴》上。
爱因斯坦在玻尔能级理论的基础上进一步发展了光量子理论，他不但论述了辐射的两种形式：自发辐射和受激辐射，而且也讨论了光子与分子之间的两种相互作用：能量交换和动量交换，为后来发现的康普顿效应奠定了理论基础。
不过爱因斯坦并没有想到利用受激辐射来实现光的放大。
因为根据玻尔兹曼统计分布，平衡态中低能级的粒子数总比高能级多，靠受激辐射来实现光的放大实际上是不可能的。
激光简史发展与应用课件
通过激光束与材料的相互作用，使材料迅速熔化并形成焊缝。激光焊接具有速度快、精度高、变形小等优点，在汽车、 航空航天等领域得到广泛应用。
激光打标 利用激光在物体表面留下永久性的标记，如文字、图案、二维码等。激光打标具有速度快、精度高、无 污染等优点，在电子、食品、医药等行业得到广泛应用。
医疗领域的应用
科研2
激光干涉测量
03
非线性光学
利用激光的高单色性、高亮度等特点， 研究物质的光谱特性。激光光谱学在 化学、物理、生物等领域发挥重要作 用。
通过激光干涉现象，实现高精度测量。 这种方法在长度计量、表面形貌测量 等领域具有广泛应用。
研究强光场与物质相互作用产生的非 线性效应，如二次谐波、光学参量振 荡等。非线性光学在激光频率转换、 光信号处理等方面具有重要应用。
激光简史发展与应用课件
目录
• 激光的概述和简史 • 激光的技术原理 • 激光的类型和器件 • 激光的应用 • 激光的未来发展和挑战
01 激光的概述和简 史
激光的定义和特性
定义
激光是“光放大通过受激发射辐射” 的简称，它是一种特殊的光源，具有 高强度、高单色性、高方向性和高相 干性等特点。
特性
不同于普通光源，激光具有亮度极高、 颜色单一、方向性好、相干性优等特 性。它在光学、微纳加工、通讯、医 疗等诸多领域有着广泛的应用。
激光的发现和早期发展
早期探索
人类对光的放大和探索可以追溯到20世纪初，但直到1950年 代，物理学家才开始研究如何通过受激发射实现光放大。
梅曼的实验
1960年，美国物理学家西奥多·梅曼成功制造了第一台红宝石 激光器，并产生了人类历史上的第一束激光。这一成果被誉 为20世纪最重要的科学发现之一。
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
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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。
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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。
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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。
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激光技术的发展史和应用前景
激光技术的发展史和应用前景激光技术是一种应用广泛的高科技技术，它采用能量高、波长短、光束单色性好的激光器作为光源，利用一系列先进的技术和设备进行调制和控制，实现对光束的加工、控制与运用。
自20世纪60年代普及以来，激光技术在医疗、通讯、测量等领域得到了广泛的应用，并且随着技术的不断创新和发展，激光技术的应用前景越来越广阔。
一、激光技术的发展史1960年，美国贝尔实验室霍维茨（T. H. Maiman）首次发明实现激光辐射的反馈放大器，开创了激光技术的先河。
此后，激光技术得到了迅速的发展。
20世纪60年代末，瓦特（G. N. Harding）研制出了首台稳定、高功率的气体激光器，开创了激光技术的大功率时代。
随着50年代长寿命的半导体材料的开发，半导体激光器也应运而生。
70年代，激光技术开始进入实际应用阶段，激光剥离外科手术器已经问世，切割、打孔、打标、焊接等工艺也逐渐成熟。
随着电子技术的飞速发展，激光技术也得到了不断的改进和发展。
今天，激光器已经广泛应用于通讯、测量、加工、医学等广泛领域。
激光脱发技术、激光治疗技术、激光治疗青春痘技术等光学应用广泛，许多光学材料的应用，如金属玻璃、非晶态材料、光纤等也在发展中。
二、激光技术的应用前景1. 医学领域激光技术在医学领域的应用主要涉及到光谱学、照射、成像等技术。
近年来，激光手术设备的技术水平已经非常高，可以实现对癌细胞、良性瘤、血管疾病等的高精度治疗。
此外，激光脱发技术、激光治疗技术、激光治疗青春痘技术等也在日常生活中得到了广泛的应用，因此这一领域的研究前景十分广阔。
2. 通讯领域激光通讯技术是一种利用激光在空气中传播的通讯方式，它具有传输范围广、传输距离远、传输容量大等优点。
随着无线技术的不断发展，激光通讯技术也成为了一种重要的通讯方式。
据统计，激光通讯已经开始进入实用化应用阶段，在国防、商业、科学研究等领域都得到了广泛应用。
3. 加工领域激光加工是一种利用激光切割、打孔、打标和焊接等工艺加工材料的一种方法。
1 激光原理和发展历史副本
E2 N2
h
E1 N1
自发地，各自独立地， 彼此无关地，无规律地
23
3. 激光的产生机理
激光光源发光：原子系统在发光过程中受激辐
射占优势，受激辐射中所发出的光与外来激发光
子的性质完全相同（四同光子），使某模式内的
光子数增大。
E2 N2
h
E1 N1
全同光子
同频率，同相位， 同方向，同偏振
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3. 激光的产生机理
2. 激光的发展历程
▪ 1960年：梅曼(T.MAIMAN) 第一台红宝石激光器； ▪ 1960年12月：BELL实验室的Javan，Bennett和Herriott制
成了第一台氦氖气体激光器； ▪ 1962年：GaAs半导体激光器； ▪ 1963年：液体激光器； ▪ 1964年：CO2激光器； ▪ 1964年：离子激光器； ▪ 1964年：BELL实验室的Nd：YAG固体激光器； ▪ 1965年：HCl化学激光器； ▪ 196Байду номын сангаас年：生物染料激光器； ▪ 1971年：第一台商用1kW的CO2激光器; ▪ 1971~1980年: 开展激光切割、焊接、表面处理等激
E0
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3. 激光的产生机理 4. 谐振腔
有了受激辐射，粒子束反转分布机制就能产生激光吗？ 激光谐振腔使光往返放大
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3. 激光的产生机理 5. 增益大于损耗
激光工作物质和谐振腔都会使光子产生损耗。 只有使光子在腔中振荡一次产生的光子数比损耗掉的光子多 得多时，才能有放大作用。
而有些物质的电子处于第二能级E2的时间较长， 仅次于基态能级E1。这个能级就叫做亚稳态能级 。
26
高能态(上能级E2)
吸收跃迁 泵浦
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1.1 激光简史
– 1913年，玻尔借鉴了普朗克的量子概念提出了全新的 原子结构模型，并因此获得1922年诺贝尔物理学奖；
"for his services in the investigation of the structure of atoms and of the radiation emanating from them"
1.1 激光简史
– 1947年，Lamb和Reherford在氢原子光谱中发现了明显的受激 辐射，这是受激辐射第一次被实验验证。Lamb由于在氢原子光 谱研究方面的成绩获得1955年诺贝尔物理学奖；
"for his discoveries concerning the fine structure of the hydrogen spectrum"
1.1 激光简史
– 1960年年中，IBM实验 室的Sorokin和 Stevenson利用CaF2中 的三价铀制成了第一台 四能级固体激光器；
– 1960年12月，BELL实 验室的Javan， Bennett和Herriott制成 了第一台氦氖气体激光 器；
1.1 激光简史
– 1905年，爱因斯坦提出光子假说并成功解释了光电效 应，并因此获得1921年诺贝尔物理学奖； "for his services to Theoretical Physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect"
1.1 激光简史
– 1951年,Townes提出受激辐射微波放大，即MASER的 概念。
– 1954年，第一台氨分子Maser建成，首次实现了粒子 数反转，其主要作用是放大无线电信号，以便研究宇 宙背景辐射。Townes由于在受激辐射放大方面的成就 获得1964年诺贝尔物理学奖。
"for fundamental work in the field of quantum electronics, which has led to the construction of oscillators and amplifiers based on the maser-laser principle"
1.1 激光简史
– 1959年，Gordon Gould 发表论文“The LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”，这是 LASER这一术语第一次被提出。
– 1960年5月，休斯实验室的Maiman和Lamb 共同研制的红宝石激光器发出了694.3nm的 红色激光，这是公认的世界上第一台激光器。
• 史前时代
– 17世纪—对光的本性的探求：
• 波动说：以一定方式沿空间传输的波动过程，惠更 斯、虎克；
• 微粒说：以经典方式运动着的微小粒子，牛顿；
– 19世纪：
• 光的波动本性有了进一步发展 • 电磁场理论、麦克斯韦方程组
1.1 激光简史
• 19世纪下半叶发展起来的电磁场理论能够 解释光的反射、折射、干涉、衍射、偏振 和双折射等现象；
• 然而到了20世纪初，出现了黑体辐射、原 子线状光谱、光电效应、光化学反应和康 普顿散射等实验现象，这些涉及到光与物 质相互作用时能量与动量交换特征的就无 法用当时的经典理论来解释。
1.1 激光简史
• 黎明前的黑暗
– 1900年，普朗克提出了能量量子化概念，并因此获得 1918年诺贝尔物理学奖； "in recognition of the services he rendered to the advancement of Physics by his discovery of energy quanta"
第1讲-激光简史、发展与应用模 板
课程简介
– 先修科目
• 几何光学 • 物理光学 • 量子力学 • 数学物理方法
– 参考书目
• 激光原理 国防工业出版社 2009年版 周炳琨等编 • 量子电子学 科学技术出版社 1983年版 Amnon Yariv，刘
颂豪等翻译 • Lasers, Anthony E. Siegman, Maple-Vail Book Manufacturing
– 1950年，Kastler提出了光学泵浦的方法，两年后该方法被实现。 他因为提出了这种利用光学手段研究微波谐振的方法而获得诺贝 尔奖。
"for the discovery and development of optical methods for studying Hertzian resonances in atoms"
1.1 激光简史
• 突破
– 1956年Nicolaas Bloembergen在 哈弗大学提出了固态微波激射器的 概念， 于1956年10月在Physical Review上发表了一片又决定意义的 文章，第一台成功的设备几个月后 在Bell实验室研制出来。
– 1958年Schawlow和Townes在 Physical Review Letters 上发表 论文“Infrared and Optical Maser”，标志着激光作为一种新事 物登上了历史舞台。
Group, 1986 • Principles of Lasers, Orazio Svelto, Plenum Press, 1998
1.1 激光简史
• 什么是激光？ • LASER：
– Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
– 1917年，爱因斯坦在玻尔的原理结构基础上，提出了 受激辐射理论，为激光的出现奠定了理论的基础；
– 1928年，Landenburg证实了受激辐射和 “负吸收”的存在；
1.1 激光简史
– 1940年，V.A Fabrikant在其博士论文中提出 了产生粒子数反转的实现方法，粒子数反转是 MASER/LASER产生的必要条件。