激光的基本特性是什么激光器主要由哪些部分组成
激光设备的组成
激光设备的组成激光设备是一种利用激光技术产生、放大、调制和控制激光的设备。
它广泛应用于工业、医疗、科研等领域。
激光设备的组成主要包括激光器、光学系统、电源系统和控制系统等。
一、激光器激光器是激光设备的核心部件，用于产生和放大激光光束。
激光器一般由激光介质、泵浦源和谐振腔等部分组成。
激光介质有固体、液体和气体等多种类型，不同类型的激光介质决定了激光器的输出波长和功率特性。
泵浦源则用于提供能量，激发激光介质中的原子或分子跃迁，使其产生受激辐射。
谐振腔用于增强激光的光程，使光线在腔内来回反射，形成激光共振。
二、光学系统光学系统是激光设备中负责操控和控制激光光束的部分。
光学系统主要包括激光束整形器、激光束传输系统、激光束聚焦系统和光学器件等。
激光束整形器用于调整激光光束的形状和大小，使其适应不同的应用场景。
激光束传输系统用于将激光光束从激光器传输到目标位置，通常采用光纤或光束导管等方式。
激光束聚焦系统用于将激光光束聚焦到目标上，以实现切割、焊接、打标等操作。
光学器件如光学透镜、光学棱镜等则用于调整激光光束的传播方向和光路。
三、电源系统电源系统为激光设备提供所需的电能。
激光器通常需要较高的电压和电流来驱动，因此电源系统必须具备稳定可靠的特点。
电源系统一般由直流电源、交流电源和脉冲电源等组成，根据不同的激光器类型和工作要求选择合适的电源。
四、控制系统控制系统用于对激光设备进行操作和控制。
控制系统一般包括硬件控制和软件控制两部分。
硬件控制主要由传感器、执行器和电路板等组成，用于监测和控制激光设备的各个参数和功能。
软件控制则通过计算机或控制器等设备进行，可以实现对激光设备的远程监控和操作，提高设备的自动化程度和工作效率。
激光设备的组成主要包括激光器、光学系统、电源系统和控制系统等部分。
这些部分相互协作，共同实现激光的产生、放大、调制和控制，为激光设备的正常运行和应用提供了基础。
随着科技的不断发展，激光设备的组成也在不断创新和完善，以满足不同领域对激光技术的需求。
激光的基础知识
激光的基础知识相信激光这名词对大家来说一点也不陌生。
在日常生活中，我们常常接触到激光，例如在课堂上我们所用的激光指示器，与及在计算机或音响组合中用来读取光盘资料的光驱等等。
在工业上，激光常用于切割或微细加工。
在军事上，激光被用来拦截导弹。
科学家也利用激光非常准确地测量了地球和月球的距离，涉及的误差只有几厘米。
激光的用途那么广泛，究竟它有哪些特点，又是如何产生的呢？以下我们将会阐释激光的基本特点和基本原理。
激光的特性高亮度、高方向性、高单色性和高相干性是激光的四大特性。
（1）激光的高亮度：一般规律认为，光源在单位面积上向某一方向的单位立体角内发射的功率，就称为光源在该方向上的亮度。
激光在亮度上的提高主要是靠光线在发射方向上的高度集中。
激光的发射角极小（一般用毫弧度表示），它几乎是高度平等准直的光束，能实现定向集中发射。
因此，激光有高亮度性。
固体激光器的亮度更可高达1011W/cn2Sr 。
不仅如此，一束激光经过聚焦后，由于其高亮度性的特点，能产生强烈的热效应，其焦点范围内的温度可达数千度或数万度，能熔化甚至于气化对激光有吸收能力的生物组织或非生物材料。
如工业上精密器件的焊接、灯孔、切割；医学上切割组织（光刀）、气化表浅肿瘤以及显微光谱分析等这些新技术都是利用激光的高亮度性所产生的高温效应。
激光功率密度的单位为mw/cm2或W/cm2，能量密度为焦尔/厘米2。
（2）激光的高方向性：激光的高方向性使其能在有效地传递较长距离的同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度，激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。
1962年人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，这两点都是激光加工的重要条件。
（3）激光的高单色性：光的颜色由光的波长（或频率）决定。
一定的波长对应一定的颜色。
太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。
激光器的基本原理
激光器的基本原理
激光器是一种能够产生高度定向、一致相位和高能量的光束的装置。
它的基本原理是通过受激辐射来放大输入光信号，并利用光学共振腔来增强并放出这个特定频率的光。
激光器的主要组成部分包括激光介质、泵浦源和光学共振腔。
激光介质是产生激光的关键组件，它能够吸收外界能量并将其转化为激活原子的激发能量。
常见的激光介质包括气体（例如氦氖激光器）、固体（例如Nd:YAG激光器）和半导体（例
如激光二极管）。
泵浦源用于向激光介质提供能量，激发介质内的原子或分子跃迁到激发态。
泵浦源可以是电子束、光闪烁、电流或其他方法。
通过泵浦源的能量输入，激发态的原子或分子会积聚在一个能级上，形成所谓的反转粒子分布，即在激光产生所需的光子数目超过平衡分布的状态。
在光学共振腔中，激光介质被夹在两个反射镜（一个是部分透射镜）之间，形成一个光学回路。
当光信号通过激光介质时，部分光子被反射，部分光子穿过透射镜。
反射的光子循环反复通过激光介质，与其他经过泵浦源激发的原子或分子相互作用，从而引发受激辐射。
穿过透射镜的光子则是经过放大增强的光信号。
在光学共振腔中，反射镜的选择性反射可以筛选特定波长的光，使其在腔内来回传播多次，从而增强这个特定频率的光强度。
这种光学共振效应使激光器产生了高度定向和一致相位的特性。
最后，通过调整激光介质和光学共振腔的参数，如长度、反射率等，可以调节激光器输出光的特性，例如波长、脉冲宽度和功率等。
综上所述，激光器基本原理是通过受激辐射和光学共振效应来实现输入光信号的放大和增强，从而产生出高度定向、一致相位和高能量的激光光束。
激光原理 期末考试
激光原理期末考试
激光原理是指产生和放大激光的物理过程。
激光是一种具有高度相干性和能量聚集性的光束，具有单色性、方向性和高亮度等特点，被广泛应用于科学研究、医疗、工业加工、通信等各个领域。
激光的产生是基于激光器的作用原理。
激光器主要由激发源、工作物质、光学腔和输出耦合器等组成。
首先，激发源向工作物质供给能量，使得工作物质的电子处于激发态。
然后，激发态的电子通过受激辐射的过程，向光学腔中发射出一束具有特定波长的光子。
最后，这束光子在光学腔内不断反射，产生光的放大效应。
通过输出耦合器，一部分光子可以逃逸出激光器，形成激光束。
在激光放大过程中，能量的不断输入和反射引起了相干性的增强。
相干性是指光波的波动性质，在激光中，相位关系保持非常稳定，各个光子之间的振幅和相位高度一致，因此激光具有高度的相干性。
此外，激光具有方向性，即激光束的传播方向是高度集中的。
这是由于激光器的光学腔内的反射面和输出耦合器的特定设计，使得光线只沿着特定方向传播，减少了光束的发散。
激光还具有高亮度，即光束的能量密度很高。
这是由于激光器内部的激光放大过程，导致光子数目的快速增加，从而增加了光束的亮度。
总之，激光的原理是基于激光器的工作原理，通过激发源的激发、受激辐射和光的放大，形成具有高度相干性、方向性和高亮度的激光束。
这一原理为激光在各个领域的应用提供了基础。
绿光激光器
绿光激光器激光是一种由一束光线组成的光束，它有很高的单色性和高的相干性。
这些特点使得激光广泛应用于各种科学、医学和工业领域。
绿光激光器是一种激光器，其输出光波长为绿色。
激光器的基本原理激光器是一种光学器件，它主要包含三个部分：激活介质、激发能源和反射镜。
激发能源通常是一个光或电源，它供给激活介质能量，使其电离。
激活介质在受到激发能源的作用下，能够释放出光辐射，而这种光辐射被反射镜反射回激活介质中，再次使它产生更多的辐射，从而形成一束强度和相位非常稳定的激光光束。
绿光激光器的特点绿光激光器的输出波长为532nm，这种波长在可见光谱的绿色区域，因此它的光线对人眼的刺激是很强的。
绿光激光器具有单色性好、相干性强、光束质量高等特点，因此非常适用于各种精密加工和检测领域。
此外，绿光激光器还可以用于医学治疗，如治疗青光眼、近视等眼病。
绿光激光器的应用绿光激光器在生物医学、工业领域和科学实验等方面有着广泛的应用。
其中，生物医学应用是绿光激光器的主要应用之一。
它可以用于激发荧光染料、激发光敏剂、治疗肾结石、去除皮肤胎记等方面。
在工业领域中，绿光激光器主要应用于纺织、鞋材、皮革、塑料等材料的切割、焊接、打标等。
在科学实验领域中，绿光激光器还可以用于低温物理、化学、生物等研究中。
绿光激光器的优缺点绿光激光器相较于其他激光器有其优缺点，其主要优点包括：具有高的光束质量、单色性好、相干性强、光和物质的相互作用强、能量密度高；主要缺点包括：成本相对较高、维护成本较高、危险系数高、稳定性差。
总体来说，绿光激光器具有非常广泛的应用前景和潜力。
随着科技的发展以及制造技术的不断完善，绿光激光器将会越来越多地应用于各个领域。
光纤激光器的基本结构
光纤激光器的基本结构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、高稳定性、小体积等优点，被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
其基本结构包括泵浦源、光纤增益介质、反射镜和输出窗口。
1. 泵浦源泵浦源是光纤激光器中最重要的组成部分之一，其作用是提供能量给增益介质，使其产生受激辐射。
常用的泵浦源有半导体激光器和二极管激光器两种。
半导体激光器是一种将电能转化为光能的器件，其工作原理是利用半导体材料中的电子与空穴复合时释放出能量的过程来产生激光。
半导体激光器具有小体积、高效率等特点，但其输出功率有限。
二极管激光器也是一种将电能转化为光能的器件，与半导体激光器相比，二极管激光器具有更高的输出功率和更广阔的工作范围。
因此，二极管激光器是目前光纤激光器中常用的泵浦源。
2. 光纤增益介质光纤增益介质是光纤激光器中产生受激辐射的关键部分。
常用的增益介质有掺铒、掺镱等元素的光纤。
掺铒光纤是一种将铒元素掺杂进石英玻璃中制成的光纤，其主要特点是在1.5微米波段具有较高的增益。
掺镱光纤则是将镱元素掺杂进石英玻璃中制成的光纤，其主要特点是在1.06微米波段具有较高的增益。
3. 反射镜反射镜是将激光产生并放大后反射回来形成激射束束流线的关键部分，通常由高反膜和低反膜组成。
高反膜可以使得大部分激发后发出来的能量被反射回去，而低反膜可以使得少量能量通过，从而形成激射束束流线。
4. 输出窗口输出窗口是将激射束束流线从光纤内部输出的关键部分，通常由透明的玻璃或石英制成。
输出窗口可以使得激射束束流线从光纤内部顺利输出，并保护光纤不受外界环境的影响。
总之，光纤激光器的基本结构包括泵浦源、光纤增益介质、反射镜和输出窗口。
这些组成部分相互配合，共同完成了将泵浦能量转化为激射束束流线的过程。
随着科技的不断发展，光纤激光器在各个领域中的应用前景也越来越广阔。
激光基本概述范文
激光基本概述范文激光是一种特殊的光辐射，具有单色性、相干性和方向性等特点。
激光器是一种能产生激光的装置，通常由激发源、增益介质和光腔三部分组成。
激光由于其特殊的性质，在科研、医疗、通信、材料加工等多个领域有着广泛的应用。
激光的单色性是指激光具有极窄的频率谱线，一般能够达到很高的频率稳定性。
这是由于激光的产生依赖于特定的能级跃迁，因此能够产生具有固定频率的光波。
与其他光源相比，激光的单色性使得其具有更强的穿透力和辨识能力。
激光的相干性是指激光光束中的光波具有非常好的相位关系。
这种相位关系使得激光光束能够形成明亮、锐利、高对比度的干涉条纹。
相干性使得激光在干涉、衍射和散射等方面有着独特的应用，例如激光干涉测量和激光全息术等。
激光的方向性是指激光光束能够在相当长的距离上保持较小的光束发散角度。
这是由于激光的光波具有在空间上高度一致的波前形状，能够通过适当设计的光学系统将光束聚焦成较小的点。
激光的方向性使得其在光通信、激光雷达等领域有着广泛的应用。
激光器是产生激光的装置，根据辐射介质的不同，可分为气体激光器、固体激光器和半导体激光器等。
气体激光器利用气体放电产生激发能级，再通过受激辐射过程产生激光。
常见的气体激光器包括氦氖激光器、二氧化碳激光器等。
固体激光器利用固体增益介质，通过光泵浦方式产生激发能级，再进行受激辐射过程得到激光。
常见的固体激光器有Nd:YAG激光器、激光二极管等。
半导体激光器是利用半导体材料的特殊性质产生激光，这类激光器尺寸小、功耗低，广泛应用于光通信和激光打印等领域。
激光的应用十分广泛，其中激光切割是一种主要的激光材料加工方法，广泛应用于金属、塑料、木材等材料的切割和雕刻领域。
激光打印技术利用激光的单色性和方向性，可以高速、高质量地实现文件和图像的打印。
此外，激光还在医疗领域有着广泛的应用，例如激光治疗和激光手术等。
总之，激光作为一种特殊的光辐射，具有单色性、相干性和方向性等特点。
激光器是产生激光的装置，根据辐射介质的不同有气体激光器、固体激光器和半导体激光器等。
1-3激光器的基本组成及典型激光器介绍
2019年8月22日星期四
理学院 物理系
§ 1-3 典型激光器简介
1、工作物质——激光产生的内因，实现粒子 数反转和产生光的受激辐射作用的物质体系。
☞ 激励只是一个外部条件，激光的产生还取决于
合适的工作物质。
☞ 二能级系统能否实现粒子数反转???
☞ 亚稳能级：需要一个可以有较长寿命且能贮存 大量粒子的能级，经过不断激发，粒子数反转就 能实现，这样的能级称为“亚稳能级”。
核能激励——用核裂变反应放出的高能粒子、放射线或裂变 碎片等来激励工作物质，也可实现粒子数反转；
2019年8月22日星期四
理学院 物理系
§ 1-3 典型激光器简介
3、谐振腔：形成激光振荡的必要条件；对输出
的模式、功率、光束发散角等均有很大影响。
谐振腔的作用：模式选择、提供轴向光波模的 反馈，产生光放大； 谐振腔的组成：谐振腔由全反射镜和部分反射 镜（输出反射镜）组成，激光由部分反射镜输 出。根据实际情况选用稳定腔、非稳腔或临界 稳定腔。
2019年8月22日星期四
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§ 1-3 典型激光器简介
一般固体激光器：由工作物质、泵浦系统、谐振 腔和冷却滤ห้องสมุดไป่ตู้系统四个主要部分组成。
基 工作 质 物质 掺
杂 泵浦系统
激光波长
红宝石激光器 刚玉晶体 （Al2O3）
Nd:YAG 激光器 钇铝石榴石晶体 Y3Al5O12
Cr2O3
Nd2O3
§ 1-3 典型激光器简介
☞ 激励不仅要快，还有强有力；
☞ 激励作用是通过消耗一定的能量来实现的，产生 受激辐射所需要的最小激励能量称为激光器的阈值 （threshold）；
☞ 激励方式（Practical laser materials can be pumped in many ways.）：光、电、化学、原子能；
光纤激光器的基本结构和工作原理
光纤激光器的基本结构和工作原理一、光纤激光器的基本结构光纤激光器是一种利用光纤作为光学谐振腔的激光器。
它由光纤、泵浦光源、谐振腔和输出耦合器件组成。
1. 光纤：光纤作为光传输的介质，具有较高的光学质量和较低的损耗。
它通常由二氧化硅或氟化物等材料制成。
2. 泵浦光源：泵浦光源是提供激发能量的装置，常见的泵浦光源有半导体激光器、氘灯等。
泵浦光源通过能级跃迁将电能转化为光能，将光纤中的掺杂物激发至激发态。
3. 谐振腔：谐振腔是产生激光放大的空间，由两个反射镜构成，其中一个是部分透射的输出耦合镜。
谐振腔中的光纤被反射镜反射多次，形成光学谐振，增强光的幅度。
4. 输出耦合器件：输出耦合器件是将放大的激光从谐振腔中输出的装置，常见的输出耦合器件有反射镜、光栅等。
它通过调节输出耦合器件的透射率，实现激光的输出。
二、光纤激光器的工作原理光纤激光器的工作原理是基于激光的受激辐射过程。
其工作过程主要可以分为三个步骤：泵浦、光放大和激射。
1. 泵浦：泵浦光源产生的高能量光通过耦合装置输入光纤，激发光纤中的掺杂物（如铥、镱、铍等）的原子或离子跃迁到激发态，形成一个能级反转。
2. 光放大：光纤中的激发态粒子通过受激辐射过程，发射出与泵浦光源相同频率和相干相位的光子。
这些光子经过多次反射，在谐振腔中不断放大，形成光的增强。
3. 激射：当光的增益超过谐振腔的损耗时，光纤激光器开始产生激射。
激射的激光经过输出耦合器件，部分透射出光纤，形成激光输出。
光纤激光器的工作原理可以通过能级图来解释。
在泵浦过程中，泵浦光源提供的能量使得光纤中的掺杂物原子或离子跃迁到激发态。
在光放大过程中，激发态粒子通过受激辐射过程，发射出与泵浦光源相同频率和相干相位的光子。
这些光子通过多次反射，在谐振腔中不断受到增益介质的放大。
当光的增益超过谐振腔的损耗时，光纤激光器开始产生激射，形成激光输出。
光纤激光器具有很多优点，如小型化、高效率、高质量光束、稳定性好等。
激光雷达的原理
激光雷达的原理激光雷达是一种利用激光束来测量物体距离、速度和方向的仪器。
它利用激光束在空气中传播的特性，通过测量激光束的反射信号来确定物体的位置和速度。
本文将从激光的基本原理、激光雷达的组成部分、工作原理和应用等方面来介绍激光雷达的原理。
一、激光的基本原理激光是一种由光子组成的高强度、高单色性、高相干性的光束。
它的产生是通过光子的受激辐射过程来实现的。
在激光器中，通过增强器的作用，光子的能量逐渐被增强，最终形成一束高强度的激光束。
激光的主要特点是单色性、方向性、相干性和聚焦性。
二、激光雷达的组成部分激光雷达主要由激光器、光电探测器、光学器件、信号处理器和数据处理器等组成。
其中，激光器是激光雷达的核心部分，它的作用是产生激光束。
光电探测器用于接收反射的激光信号，并将其转换为电信号。
光学器件包括反射镜、透镜、光纤等，用于控制激光束的方向、聚焦和传输。
信号处理器用于对接收到的信号进行滤波、放大、调制等处理，以提取有用的信息。
数据处理器则用于对处理后的信号进行进一步的分析和处理，以获取物体的位置、速度和方向等信息。
三、激光雷达的工作原理激光雷达的工作原理是利用激光束在空气中的传播速度和反射的特性来测量物体的位置和速度。
当激光束照射到物体表面时，一部分光线会被反射回来，形成反射信号。
通过测量反射信号的时间差和光速可以计算出物体与激光雷达之间的距离。
同时，通过对多次反射信号的测量，可以确定物体的速度和方向。
激光雷达的测量精度主要受到激光器的发射功率、光束的聚焦度、光电探测器的灵敏度和信号处理器的精度等因素的影响。
在实际应用中，激光雷达通常需要进行校准和误差修正，以提高测量的精度和可靠性。
四、激光雷达的应用激光雷达在工业、交通、航空、军事等领域都有着广泛的应用。
其中，最常见的应用是在自动驾驶和智能交通系统中。
激光雷达可以实时测量车辆与周围物体的距离和速度，从而实现车辆的自动控制和避障。
此外，激光雷达还可以用于地形测量、建筑测量、气象探测等领域。
激光的原理与特性
3、亮度高强度大
亮度是光源在单位面积上，向某一方向的 单位立体角内发射的功率.
1米长的40W日光灯,与1米长的40W CO2 激光器 相比亮度相差1010=100亿倍. 红宝石脉冲激光器1016KW/cm2比太阳高100 亿倍.
可用于制造微光武器，在千分之几秒内将 钢板击穿，也可用于控核聚变，触发氢弹。 激光碎石术正是利用此特性。
• 辐射亮度,与人眼对不同波长的感觉无关. YAG激光看不见,但可以切割骨骼、肿瘤等， He-Ne激光能看见，但只能做理疗。
相干性好
若频率相同、振动方向相同的两列波，在相 遇处位相差恒定，这两列波就是相干的。
激光是受激辐射，受激辐射的光子其频率和 振动方向均相同，且光子之间又相互关联，所 以在较长时间内位相差可保持恒定的。因此， 激光具有很好的相干性。
2、激光生物作用机理
• 光致发光作用 • 光致发热作用 • 光敏压强作用 • 光致化学反应 • 光的电磁场作用 • 光致生物刺激作用
3、激光治疗的基本方法及其原理
激光外科术 激光针灸术 激光光动力学术
激光理疗术 激光内镜术
a.激光外科手术
切割:激光光刀(热光刀、冷光刀) 止血:激光光凝 缝合:激光焊接粘合
c、激光穴位治疗
用弱激光的生物刺激作用代替传统的针和灸的刺激进 行治疗称之为激光穴位治疗。
激光穴位治疗对人体作用的基础实验 He-Ne激光穿透能力研的究实验研究
穴位的特异性实验研究 热效应实验研究 对皮肤电阻影响实验研究 对神经系统及肌肉组织的影响实验研究 激光穴位治疗循经传导实验研究 对免疫功能影响的实验研究 镇痛作用实验研究 激发经络隐性传感实验研究
4A2
R2 ：629.9nm 基态
红宝石中Cr3+能级
激光器的工作原理
对应图中阴影部分的光学谐振腔都是非稳腔。
g2
4 (0,0) 0
5 (-1,-1)
2 (1/2,1) ,(1,1/2) 1 (1,1)
g1
1——平行平面腔 2——半共焦腔 3——半共心腔 4——对称共焦腔 5——对称共心腔
3 (0,1) ,(1,0)
稳区图
稳定图的应用
一.制作一个腔长为L的对称稳定腔，反射镜曲率半径的
取值范围如何确定？
由于对称稳定腔有: R1= R2= R
即: g1 = g2
所以对称稳定腔的区域在稳定图
的A、B的连线上.
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
g1 g 2
(1
L )(1 R1
L R2
)
最大曲率半径R1= R2
R1
R2
R1R2
R1R2
即
g1g2＜1
0＜ g1g2＜1
如果 R1=R2 ，则此双凹腔为对称双凹腔，上述的两种稳
定条件可以合并成一个，即： R1=R2=R＞L/2
2.平凹稳定腔: 由一个凹面反射镜和一个平面反射镜组成的谐振腔称为平
凹腔。其稳定条件为：R＞L
R
L
证明：∵ R1＞L , g1
1 L R1
速率方程组与粒子 数反转
三能级系统和四能级系统
一. 二能级系统 *(光与粒子相互作用过程只涉及二个能级)
1.能级图
E2
W12
W21 A21 ω 21
约定: 实线箭头代表辐射跃迁; 虚线箭头代表非辐射跃迁。
E1
其中 ：W12——受激吸收几率(激励几率)
• 工作物质, 光学谐振腔, 激励能源是一般激光器的三个基本部分。
激光器维修应用知识考题(附答案)
注：本包括选择题（12个）、判断题（5个）、填空题（10个）、简答题（5个）每个类型的题目都附上了答案。
一、选择题（12个）1. 激光器中，负责将电能转换为光能的核心部件是：A. 泵浦源B. 谐振腔C. 光学透镜D. 激光介质答案：D2. 激光器的输出功率不稳定，首先应检查：A. 冷却系统是否正常B. 电源电压是否稳定C. 光路是否对准D. 激光介质是否老化答案：B3. 激光器的阈值电流指的是：A. 激光器开始发光时的最小电流B. 激光器达到最大功率的电流C. 激光器稳定工作的电流D. 激光器关断时的电流答案：A4. 二氧化碳(CO2)激光器属于：A. 固体激光器B. 气体激光器C. 液体激光器D. 半导体激光器答案：B5. 激光器的寿命主要受限于：A. 激光功率B. 激光频率C. 激光波长D. 光泵浦源及工作物质的老化答案：D### 选择题（续）6. 激光器中，用于控制激光输出方向和发散角的部件通常是：A. 全反镜B. 输出耦合镜C. 扩束镜D. 快门答案：C7. 在激光加工中，为了获得更高的加工精度和更细的切缝，通常会选择：A. 长脉冲激光器B. 短脉冲/超短脉冲激光器C. 连续波激光器D. 大功率激光器答案：B8. 对于光纤激光器而言，决定其工作波长的主要因素是：A. 泵浦光源的波长B. 光纤材料的种类C. 谐振腔的设计D. 输出功率的设定答案：B9. 下列哪种措施不能有效提高激光器的光束质量？A. 减少激光模式数量B. 优化谐振腔设计C. 提升泵浦功率D. 使用更高质量的光学元件答案：C10. 激光安全等级分类中，表示直接观看激光光束会造成严重伤害甚至失明的是：A. Class 1B. Class 2C. Class 3BD. Class 4答案：D11. 当发现激光切割机切割速度变慢，可能的原因是：A. 激光功率设置过高B. 切割材料厚度减小C. 光路需要校正D. 冷却系统过冷答案：C12. 用于测量激光器输出功率的仪器是：A. 激光干涉仪B. 激光功率计C. 光谱分析仪D. 示波器答案：B二、判断题1. 激光器的谐振腔长度越长，输出激光的单色性越好，但功率会相应降低。
激光器光路系统的组成-概述说明以及解释
激光器光路系统的组成-概述说明以及解释1.引言1.1 概述激光器是一种将电能转化为激光能的设备，它在现代科技和工业领域发挥着重要作用。
激光器的光路系统是激光器的核心组成部分，它决定了激光器的性能和输出功率。
光路系统由多个元件组成，包括透镜、反射镜、光栅、偏振片等，它们共同构成了光学腔。
通过精心设计和优化光路系统，可以提高激光器的效率和稳定性，实现更精确的激光输出。
本文将介绍激光器光路系统的组成要素及优化设计方法，以探讨如何提升激光器的性能和应用价值。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，首先概述了激光器光路系统的重要性，然后介绍了文章的结构和目的，为读者提供了整体的阅读框架。
正文部分分为三个小节，分别是激光器的基本原理、光路系统的组成要素以及激光器光路系统的优化设计。
在这部分，将会深入探讨激光器的工作原理、光路系统中各个要素的作用和功能，以及如何优化设计光路系统以提高激光器的性能。
在结论部分，将对激光器光路系统的重要性进行总结，展望未来的发展趋势，并以简洁的结束语来概括文章的主要内容，为读者留下深刻的印象。
整个文章结构清晰，逻辑性强，希望能给读者带来新的启发和认识。
1.3 目的激光器光路系统作为激光器的核心部件，其设计和优化对于激光器性能的提升至关重要。
本文的目的在于深入探讨激光器光路系统的组成要素及优化设计策略，帮助读者更好地理解和应用激光器光路系统，提高激光器的输出功率、波长稳定性和光束质量，推动激光技术在各个领域的应用和发展。
同时，本文旨在引起更多研究者对激光器光路系统的关注，促进相关领域的研究和合作，为激光技术的进步和创新做出贡献。
2.正文2.1 激光器的基本原理激光器是一种能够产生聚焦、一定波长和相干性极高的光束的装置。
其基本原理是通过对物质进行激发，使之产生受激辐射，从而产生激光。
在激光器中，主要有三个要素：激发源、增益介质和谐振腔。
首先，激发源通常是一种能够提供能量的装置，例如激光二极管、氙灯等。
激光器的基本结构_激光器的基本构造特点【完整解析】
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1、激光工作介质激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是常体、液体、固体或半导体。
在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。
显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转世非常有利的。
现有工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外，非常广泛。
作为激光器的核心，是由激活粒子（都为金属）和基质两部分组成，激活粒子的能级结构决定了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性，基质主要决定了工作物质的理化性质。
根据激活粒子的能级结构形式，可分为三能级系统（例如红宝石激光器）与四能级系统（例如Er：YAG激光器）。
工作物质的形状目前常用的主要有四种：圆柱形（目前使用最多）、平板形、圆盘形及管状。
2、激励源为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。
一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；还有热激励、化学激励等。
各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。
为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。
泵浦源能够提供能量使工作物质中上下能级间的粒子数翻转，目前主要采用光泵浦。
泵浦光源需要满足两个基本条件：有很高的发光效率和辐射光的光谱特性应与工作物质的吸收光谱相匹配。
常用的泵浦源主要有惰性气体放电灯、太阳能及二极管激光器。
其中惰性气体放电灯是当前最常用的，太阳能泵浦常用在小功率器件，尤其在航天工作中的小激光器可用太阳能最为永久能源，二极管(LD)泵浦是目前固体激光器的发展方向，它集合众多优点于一身，已成为当前发展最快的激光器之一。
激光原理与技术复习——简答题
激光原理复习题----填空简答论述1.什么是光波模式？答：光波模式:在一个有边界条件限制的空间内，只能存在一系列独立的具有特定波矢的平面单色驻波。
这种能够存在于腔内的驻波（以某一波矢为标志）称为光波模式。
2.如何理解光的相干性？何谓相干时间、相干长度？答：光的相干性:在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性。
相干时间：光沿传播方向通过相干长度所需的时间，称为相干时间。
相干长度：相干光能产生干涉效应的最大光程差，等于光源发出的光波的波列长度。
3.何谓光子简并度，有几种相同的含义？激光源的光子简并度与它的相干性什么联系？答：光子简并度：处于同一光子态的光子数称为光子简并度。
光子简并度有以下几种相同含义：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。
联系：激光源的光子简并度决定着激光的相干性，光子简并度越高，激光源的相干性越好。
4.什么是黑体辐射？写出公式,并说明它的物理意义。
答：黑体辐射：当黑体处于某一温度的热平衡情况下，它所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量，即黑体与辐射场之间应处于能量（热）平衡状态，这种平衡必然导致空腔内存在完全确定的辐射场，这种辐射场称为黑体辐射或平衡辐射。
物理意义：在单位体积内，频率处于附近的单位频率间隔中黑体的电磁辐射能量。
.5.描述能级的光学跃迁的三大过程，并写出它们的特征和跃迁几率。
Page10答：(1)自发辐射：处于高能级的一个原子自发的向跃迁，并发射一个能量为的光子，这种过程称为自发跃迁，由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射。
特征：a) 自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射场无关的自发过程,无需外来光。
b) 每个发生辐射的原子都可看作是一个独立的发射单元，原子之间毫无联系而且各个原子开始发光的时间参差不一，所以各列光波频率虽然相同，均为，各列光波之间没有固定的相位关系，各有不同的偏振方向，而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播，即大量原子的自发辐射过程是杂乱无章的随机过程，所以自发辐射的光是非相干光。
激光器的基本结构
激光器的基本结构激光器是一种可以产生高度聚焦光束的光源。
它的基本原理是利用受激辐射产生的光子相互作用的方式，引起光子数的不断增加，从而形成一个具有高亮度、高单色性和高相干性的激光光束。
这样的光束可以用于医疗、科研、工业制造等许多领域。
而激光器的基本结构则是支撑起这一技术的核心。
根据激光器的结构类型可以分为固体激光器、气体激光器和半导体激光器三类。
固体激光器是指激光材料采用固态，如Nd:YAG激光器、铬掺杂蓝宝石激光器等。
其主要结构由激光器晶体、泵浦源、谐振腔及输出装置组成。
其中激光器晶体是重要的光学增益介质，将泵浦源能量吸收后产生激发态离子，通过在谐振腔中反复传输，激发产生一系列受激辐射，形成一个具有高强度、高单色性、高相干性的激光束。
气体激光器是一种利用气体的非平衡态放电产生激光的装置。
气体激光器的主要结构由放电腔、激光介质管、反射镜组和高压电源组成，其中激光介质管是优选吸气体形式的轴对称管状结构。
当其受到电源供电时，在放电腔内发生气体电离，离子打击激发气体发生非平衡态放电，激励分子发生受激辐射，从而产生激光。
半导体激光器是一种利用半导体材料（如GaAs）制作，产生激光的器件。
其主要结构由多个半导体层组成，包括n型外在电子注入层、p型外在空穴注入层及激光发射层等。
同时，还由一组电极体系控制激光发射的状态。
当载流子在式样中扩散时，由于半导体结的存在，使得电子与空穴的复合产生辐射，进而达到产生激光的效果。
综上所述，三种不同的激光器结构各自具有不同的应用领域。
固体激光器广泛应用于材料加工、环境监测、成像学等方面，气体激光器则应用于气体分析、医学手术等领域。
而半导体激光器，则是随着现代通讯技术的发展而崭露头角，应用于光纤通讯、光电子集成等方面。
激光器的基本结构虽然各不相同，但都是由光学增益介质、泵浦源、谐振腔和输出装置等多个组成部分构成的。
只有我们深入了解每一种激光器结构的工作原理并加以适当应用，才能在相应领域里发挥出更大的作用。
高等激光物理学李福利课后题答案
高等激光物理学李福利课后题答案1、激光的应用有哪些？举出实际例子，并说明运用了激光的那些特性？激光手术刀。
激光武器。
（高能光束）激光测距高度定向及光束稳定性2、按工作物质来分，激光器的种类主要有哪些？激光器的基本结构由哪几部分组成？根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体激光器（晶体玻璃），这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液，其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式（电注入、光泵或高能电子束注入），在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发韭平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。
每一种激光器都必须有激励源、工作物质和谐振腔这3个基本组成部分。
3、激光为什么具有很好的单色性、相干性、方向性和高亮度的特点？试分别阐述激光具有以上这些优越特性的缘故。
为什么说普通光源是非相干光源？激光是相干光源？激光发射的各个光子频率相同，因此激光是最好的单色光源激光是一种单色光，频率范围极窄，发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎就是一条直线.由于受激辐射的光子在相位上是一致的，再加之谐振腔的选模作用，使激光束横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好（普通光源发光特点：每个原子一次发光只能发出频率一定、振动方向一定而程度有限的光波（波列），即原子发光有无序性。
光学谐振腔
光学谐振腔摘要：光学谐振腔是激光器的基本组成部分之一,是用来加强输出激光的亮度, 调节和选定激光的波长和方向的装置，从真空紫外到远红外的绝大部分激光系统都使用了光学谐振腔。
本文介绍了激光谐振腔及其特性、激光模式的一些基本知识，从理论上对激光谐振腔作了系统性阐述。
关键词：激光；谐振腔特性；激光器；激光谐振腔1引言自1960年世界第一台红宝石固态激光器问世以来，作为一种新光源，激光器具有方向性、亮度高、单色性和相干性好的特点，称为激光的四性。
实际上，这四性本质上可归结为一性，即激光具有很高的光子简并度。
也就是说，激光可以在很大的相干体积内有很高的相干光强。
激光的这一特性正是由于受激辐射的本性和光腔的选模作用才得以实现的。
产生激光的三个必要条件：1.工作物质；2. 激励能源；3. 光学谐振腔。
光学谐振腔（经常简称为“谐振腔”）是激光器的重要组成部分，它的主要作用有两个方面：①提供轴向光波的光学正反馈；②控制振荡模式的特性。
激光器所采用的谐振腔，都属于“开放式谐振腔”。
在激光技术发展历史上最早提出的是所谓平行平面腔，它由两块平行平面反射镜组成。
这种装置在光学上称为法布里-珀罗干涉仪，简记为F-P腔。
随着激光技术的发展，以后又广泛采用由两块具有公共轴线的球面镜构成的谐振腔，称为共轴球面腔；其中一个反射镜为(或两个都为)平面的腔是这类腔的特例。
由两个以上的反射镜构成谐振腔的情况也是常见的，折叠腔和环形腔就是这类谐振腔。
只有具有一定的振荡频率和一定的空间分布的特定光束能够在腔内形成“自再现”振荡。
在激光技术的术语中，通常将光学谐振腔内可能存在的这种特定光束称为腔的模式。
不同的谐振腔具有不同的模式，因此选择不同的谐振腔就可以获得不同的输出光束形式。
谐振腔是激光系统的关键部件之一，从真空紫外到远红外的绝大部分激光系统都使用了光学谐振腔。
研究激光谐振腔的目的，就是通过了解谐振腔的特性，来正确设计和使用激光器的谐振腔，使激光器的输出光束特性达到应用的要求。
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