激光的单色性
激光的单色性
激光单色性好的原因激光产生原理：一个原子从高能阶降到低能阶时，会放出一个光子，叫做自发放光。
原子在高能阶时受到一个光子的撞击，就会受激而放出另外一个相同的光子，变成两个光子，叫做受激放光。
如果受激放光的过程持续产生，则所发出来的光子便会越来越多。
只要我们把高能阶的原子数量控制在高于低能阶的原子数量，那么受激放光的过程就会持续产生，这种控制原子受激放光的装置我们称它为“光放大器”。
我们也知道，光线发射出去时是以光速朝各个方向前进的，为了让产生的光线能够被收集起来并持续放大加以利用，则必须利用叫做「共振腔」的设备，把由光放大器所产生的光线用反射镜局限在一个特定的范围内，让光线可以来回反射，且由于光放大器所产生的光子是相同的，所以行进的方向也会相当一致。
透过共振腔的作用，能让光线行进的方向完全相同，也就是说拥有跟共振腔相同方向的光线才会被放大，其余不同方向的光线都不会放大，这是产生激光的首要条件。
共振腔还有另外一个作用，那就是限制激光的频率。
光线要在共振腔产生共振必须符合L = nλ／2 的关系（L 是共振腔长度，λ 是波长，n 是固定倍数），所以并非所有频率的光线都可以在共振腔中产生共振，而是只有符合这规则的才会产生共振。
而光是一种电磁波。
光的颜色取决于它的波长。
而普通光源发出的光通常包含着各种波长，是由各种颜色的光的混合。
太阳光包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的可见光、红外线、紫外线等不可见光。
而某种激光的波长，由于共振腔的筛选作用，被选出的光线只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。
所以发出的光的颜色比较接近。
在我们肉眼看来，颜色比较纯。
这就是激光单色性好的原因。
应用：A医学：激光的单色性在临床选择性治疗上获得重要应用。
已成为基础医学研究与临床诊断的重要手段。
例如：治疗近视，美容祛斑等。
B测量：激光的单色特性在光谱技术及光学测量中也得到广泛应用。
例如：激光测距，C武器：1.烧蚀。
因为激光单色性好，能量相当高，一旦射向目标，所中部位马上消化，从而导致目标发生热爆炸。
激光的单色性和时间相干性_图文
当2l逐渐增大时，可以看到屏 上的明暗条纹逐渐模糊起来
当2l增大到一定程度时，屏上 的明暗条纹将模糊到完全分不清 了。即观察不到干涉现象。
当狭缝宽度2l较大时，应分别 考虑从下分中央s0到至边缘各点 各自发出的光线。
每一点发出的光都会在屏幕上因干涉形成一套明暗条纹 如果各套明暗条纹相互错开，将由于相互重叠以至于变成模 糊一片，即观察不到干涉现象。
相干长度和相干时间
进一步讨论最大光程差max的物理意义
在迈克尔逊干涉仪中，当光程差一旦超过max，这两光
束就不再相干了
因此，max也称为相干长度，记为max=Lc 光通过相干长度所需要的时间称为相干时间，记c
因为
则
表明，光谱线的频率宽度越窄，相干时间就越长
在迈克尔孙干涉仪中，两束光线的光程差为，这相当于两 光束是由同一光源在不同时刻t1和t2先后发出的
将
改写为
并记
则有
（本教材直接给出的条件）
如果记
由于2很小，有
代入
得
此式表明，入射光一定时
若张角2=d/R固定，则狭缝宽度2l必小于/2，才能在屏处
观察到干涉条纹
若缝宽2l固定，则张角2必小于/2l，才能在屏处观察到干
涉条纹
光的这种相干性，称为空间相干性
相干面积
当满足 在屏上才能产生干涉条纹 将该装置绕z轴旋转90，实验结果不变
激光的单色性和时间相干性_图文.ppt
光谱线的频率宽度
越窄，光的单色性就越好 普通光源中，氪同位素86（Kr86）灯发出波长=605.7nm的 光谱线的单色性最好 单模稳频氦氖激光器发出=632.8nm的光谱线 二、激光的时间相干性 若同一光源在不同时刻发出的光在空间会合后能发生干涉，
激光的单色性和时间相干性
2l
2
2 R 2
As
As 光源面积
在周炳坤激光原理教材中
s1
x
Lx
z
xL x R
Ac L2 x
x As 2 只有从光源面积小于 发出的光，才能保证在 内的光 线具有相干性 2 c3 c 2 光源的相干体积Vcs Vcs As Lc 2
c 则 cc
Lc c
cc
c
c 1
表明，光谱线的频率宽度越窄，相干时间就越长 在迈克尔孙干涉仪中，两束光线的光程差为，这相当于两 光束是由同一光源在不同时刻t1和t2先后发出的 若 Lc，则 t2 - t1 c ，这两束光就是相干的。 所以，由同一个光源在相干时间c内不同时刻发出的光，经 过不同的路程相遇，将能产生干涉。 光的这种相干性，称为时间相干性
由于01比0多了一个恒定的光程差，所以从这两点发出的 光在屏上的条纹相互错开
屏
P
01 0
s01 2l s 0 s02
s1
d
ld R
可以看出，当满足
ld R 2
s2
R D
这两套条纹才不至于明暗重叠 换句话说，当狭缝的宽度2l曾大到 R 时，屏上将变成一片模糊
2l d
2
R
s2
x
R
Lx
Lx
2
R
x
2 R 2
2
2 R 2
As
光子观点 Px Py P h
h xyz Px Py Pz
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。
激光的特点(特性)
激光的特点1、相干性好2、方向性强3、单色性好1、相干性好一个几十瓦的电灯泡，只能用作普通照明。
如果把它的能量集中到1m直径的小球内，就可以得到很高的光功率密度，用这个能量能把钢板打穿。
然而，普通光源的光是向四面八方发射的，光能无法高度集中。
普通光源上不同点发出的光在不同方向上、不同时间里都是杂乱无章的，经过透镜后也不可能会聚在一点上。
激光与普通光相比则大不相同。
因为它的频率很单纯，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，这就叫相干性高。
一台巨脉冲红宝石激光器的亮度可达1015w/cm2•sr，比太阳表面的亮度还高若干倍。
具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。
2、方向性强激光的方向性比现在所有的其他光源都好得多，它几乎是一束平行线。
如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。
3、单色性好：受激辐射光（激光）是原子在发生受激辐射时释放出来的光，其频率组成范围非常狭窄，通俗一点讲，就是受激辐射光单色性非常好，激光的“颜色”非常的纯（不同颜色，实际就是不同频率）。
激光的单色性是实现激光加工的重要因素。
我们可以通过简单的物理实验来说明这个问题。
我们使用三棱镜，可以将一束太阳光分解成七色光谱带，其原理是日光其实是多种波长的光混合在一起的复色光，不同波长的光透过同一介质时，由于在介质中折射率的不同，使各色光的传播方向发生不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱带。
典型灯泵浦YAG激光器原理在一个截面为椭圆形的腔体内，两个焦点上分别放置激光棒和氪灯，在一个焦点上（氪灯）发出一定波长的光，经过反射腔体内壁的反射，会聚在腔体的另一个焦点上（激光棒），使工作物质里的粒子受到激发，粒子受激吸收后，处于低能态的原子由于吸收了外界辐射而发生能级跃迁，继而释放出激光，产生的激光在全反射镜片和部分反射镜片之间进行来回振荡，当能量达到一定值时，就可以从部分反射镜片透过，这就实现了激光的输出。
激光特性
激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点：即三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）。
1 单色性好：普通光源发射的光子，在频率上是各不相同的，所以包含有各种颜色。
而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。
由于光的生物效应强烈地依赖于光的波长，使得激光的单色性在临床选择性治疗上获得重要应用。
此外，激光的单色特性在光谱技术及光学测量中也得到广泛应用，已成为基础医学研究与临床诊断的重要手段。
2 相干性好：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（由自发辐射产生的普通光是非相干光）。
激光为我们提供了最好的相干光源。
正是由于激光器的问世，才促使相干技术获得飞跃发展，全息技术才得以实现。
3 方向性好：激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光照射到月球上形成的光斑直径仅有1公里左右。
而普通光源发出的光射向四面八方，为了将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置，但即便是最好的探照灯，如将其光投射到月球上，光斑直径将扩大到1 000公里以上。
激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀。
另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”。
4 亮度高：激光的亮度可比普通光源高出1012－1019倍，是目前最亮的光源，强激光甚至可产生上亿度的高温。
激光的高能量是保证激光临床治疗有效的最可贵的基本特性之一。
利用激光的高能量还可使激光应用于激光加工工业及国防事业等。
切换到宽屏19362超声波探伤编辑超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
激光基本特征
激光基本特征激光是指一束高度聚焦、具有单色性、相干性和高亮度等特征的光束。
激光是由处于激发态的原子或分子释放出来的光子所组成的。
激光的基本特征是指激光独特的性质和行为，下面将从以下几个方面详细介绍激光的基本特征。
1. 单色性激光的单色性指激光所产生的光是单一频率的。
激光的单色性由于激发态原子或分子之间的能级结构和产生激光的物质的特性所决定。
激光所具有的单色性使其在科学研究、医学、通信等领域具有广泛的应用。
2. 相干性激光的相干性是指激光光波中光子的相位关系保持一致的特性。
激光光束的相干性使其具有干涉、衍射等特性。
激光的相干性能够保持光束的集中性，使得激光在远距离传输时损失较小，有助于激光的聚焦和精确测量。
3. 高亮度激光的高亮度是指激光的亮度远远高于其他光源。
激光的高亮度是由于激光所具有的高度聚焦特性和聚光能力优秀的光学系统所决定的。
高亮度的激光在医学、材料加工和军事等领域有着广泛的应用。
4. 窄束性激光的窄束性是指激光光束的直径非常小。
与其他光源相比，激光光束的直径可以达到亚微米甚至更小的级别。
激光的窄束性使得激光光束能够在远距离传输时保持高度集中，从而实现高精度的光学操作。
5. 高能量激光所具有的高能量使得其在科学研究、医学治疗和军事应用等领域展现出巨大的潜力。
激光的高能量是由于激发态原子或分子释放出的光子具有高能量特性所决定的。
高能量的激光在材料切割、焊接、打孔等领域具有重要的应用价值。
总之，激光的基本特征是单色性、相干性、高亮度、窄束性和高能量。
这些特征使得激光在科学研究、医学、工业生产等领域发挥着重要的作用。
随着激光技术的不断发展壮大，激光领域的应用将会更加广泛。
激光的原理与特点
激光的原理与特点
激光，是指具有高度一致的光波振荡特性的一种光束。
激光的原理是通过三级系统（包括基态、激发态和亚稳态）之间的电磁辐射相互作用而产生的。
具体来说，激光的原理包括光放大、光共振、正反馈等。
激光的特点主要有以下几个方面：
1. 高度的单色性：激光的频率非常纯净，只有极少的频率成分，因此它具有非常高的单色性。
这是由于激光光波是由一个频率极为准确的谐振振荡系统所产生的。
2. 高度的方向性：激光光束具有非常高的方向性，激光光束在传播过程中很少发生散射，能够以非常窄的角度进行定向传播。
这是由于激光的振荡介质是一个长而细的谐振腔。
3. 高度的相干性：激光光束具有非常高的相干性，所有的光波的振幅和相位都高度一致。
这是由于激光光波是由许多同样频率和相位的原子或分子发射的。
4. 高度的能量密度：激光光束具有非常高的能量密度，能够集中大量的能量在一个很小的空间范围内。
由于激光的强度非常大，因此它可以用来进行高精度的切割、焊接等工业加工。
总之，激光作为一种特殊的光线，具有高度的单色性、方向性、相干性和能量密度，这些特点使得激光被广泛应用于科学、医学、工业等多个领域。
激光的分类和特点-概述说明以及解释
激光的分类和特点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述激光是一种具有高度相干性、能量聚焦、单色性和高亮度的光源。
在现代科技领域中，激光技术已经得到广泛应用，包括通信、医疗、制造、军事等领域。
本文将介绍激光的分类和特点，以及在不同领域的应用，旨在探讨激光技术的重要性和未来发展方向。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的布局和内容安排进行介绍和概述。
在激光的分类和特点的讨论中，我们首先会介绍激光的分类，包括按波长、按输出方式等分类方法，然后讨论不同类型激光的特点和应用领域。
接着，我们将展示激光在医疗、通信、制造等领域的应用案例，说明激光技术的重要性和广泛应用。
最后，我们将总结激光技术的重要性和展望未来激光技术的发展方向，以及对激光技术的发展前景进行展望。
通过文章的结构设计，读者可以系统地了解激光技术的分类、特点和应用领域，以及对激光技术未来发展的展望。
1.3 目的本文的目的是对激光进行分类和介绍其特点，帮助读者更全面地了解激光技术。
通过对不同类型的激光进行分类和对其特点进行详细解释，读者可以深入了解激光技术的基本原理和应用领域。
同时，本文还将探讨激光在不同领域的应用，展示其在科学研究、医学、工业等领域的重要作用。
通过这些内容，读者可以对激光技术有更深入的认识，同时也可以了解激光技术对各行业的影响和未来发展趋势。
希望本文能够为读者提供有益的知识，增进对激光技术的了解，并为相关领域的研究和发展提供参考。
2.正文2.1 激光的分类激光是一种具有高度相干性、高能量密度和直线传输特性的光源。
根据激光器的工作原理和发射特性，可以将激光分为不同的类型。
主要的激光分类包括：1.气体激光器：气体激光器是最早被发明的激光器之一，通常使用激活气体（如氦氖、氩氖等）在电场或光场的作用下发射激光。
气体激光器具有较高的功率和波长可调性，广泛应用于医疗、材料加工等领域。
2.固体激光器：固体激光器利用稀土元素（如Nd:YAG、Nd:YVO4等）或其他固体材料（如晶体、玻璃等）作为工作介质，通过光泵浦激发发射激光。
激光的特性
衍射的结果： 1、当光束通过一系列光阑后，其振幅和相位 的空间分布不可避免地逐次发生畸变，并 于最后趋向一定的稳定分我们用符号TEMmn来表示各种横向模式。 m,n均为非负整数，分别表示在x轴和y轴 方向上光强为零的那些零点的序数，称为 模式序数
3、激光的衍射损耗 N=a2/λl，称为菲涅尔数。N越大，则表示 衍射损耗越小。 衍射损耗除了与菲涅 尔数N有关外，还与谐 振腔的振荡模式有关， 不同模式的衍射损耗 是不同的。
衍射损失了激光的能量，却使激光具备了空 间相干性
（2）普通光源的相干性：
普通光源的相干性很差。在普通光源中， 受激辐射过程总是小于自发辐射过程。由 于后者总是占主导地位，所以普通光源所 发射的光相干性很差。
1、工业方面 2、医学方面 3、生活方面 4、军事方面 5、科学研究
激光在工业上，应用极为广泛，因为 激光在激光束聚焦在材料表面的时候能够 使材料熔化，使激光束与材料沿一定轨迹 作相对运动,从而形成一定形状的切缝。
激光切割机
激光在医学上的应用主要分三类： 激光生命科学研究、激光诊断、激 光治疗，其中激光治疗又分为：激 光手术治疗、弱激光生物刺激作用 的非手术治疗和激光的光动力治疗。
用单色仪分光后，通过狭缝可以得到时间 相干性比较好的光 用杨氏实验装置则可以得到空间相干性很 好的光
在迈克尔逊干涉仪 中，讨论的是两束 光的时间相干性
在杨氏实验中，讨 论的是两束光的空 间相干性
（3） 激光的相干性： I.时间相干性: 已知∆v=1/∆t，由于激光的单色性很好，所 以激光的相干时间很大，即激光的时间相 干性是很好的 II.空间相干性：光的衍射扩散使得光束截面 上的各点相互混合，相互关联，建立了空 间相干性。
不同激光光源的单色性对比
不同激光光源的单色性对比
影响单色性的两个重要的因素：
一、原子发光的寿命：
我们知道，原子发光是间隙的，这一次发光和下一次发光之间没有任何联系，由傅里叶变换可知，原子发光的寿命（即持续发光时间） 和所发光的频率宽度 是成反比的，发光时间愈长，则频率宽度愈窄，频率宽度愈窄，光波的单色性就愈好。
(图9－19)
四、不同激光光源的单色性比较
1.固体激光器
1.1.一般固体激光器
红宝石激光器：在室温下，荧光线宽约为11.2
Nd—YAG激光器：线宽为6.5 ，相当于0.73nm
钕玻璃激光器：激光线宽5—10nm
通过比较Nd—YAG激光器光源单色性最好，而钕玻璃激光器光源单色性最差。事实上Nd—YAG也是迄今使用最广泛的激光晶体。
由此可见，当原子由高能态 向低能态 跃迁时，发出的光辐射 乍看起来似乎是单一频率的，其实由于上述原因，光谱线总有一定的宽度 ，而 是指中心频率，以氖的 红线来说，实际的中心频率是 ，其频率宽度 为 ，用图来表示它是以 为中心具有频率展宽的连续分布，
（图9－21）
图9-21即为氖 红线线宽的示意图，在 范围内的频率都是氖所发射的光谱线的频率，因此，一般光源所发的光，绝不是单色的，而是有无数个连续分布着的频率，谱线宽度 定义为光谱线最大强度的一半所对应的两个频率之差 。
（9-26）
激光光源光谱
激光光源光谱
激光光源的光谱主要由几个特征组成：
1. 单色性：激光光源具有很高的单色性，即其发出的光线大部分都集中在一个非常窄的波长范围内。
这是因为激光光源所采用的激发机制，如气体激光、固体激光或半导体激光等，都具有特定的能级结构，导致只有特定波长的光线被放大。
2. 光强：激光光源的光强通常非常高，远远超过传统光源，这是因为激光光源通过光的放大过程产生的光线具有很高的能量密度。
3. 窄带宽：激光光源的光谱带宽通常很窄，一般在几纳米至几百皮米的范围内。
这使得激光光源可以提供非常精确的光束，用于精密测量、医学成像、激光加工等应用。
4. 高相干性：激光光源的光线具有高度的相干性，即光的波动具有特定的相位关系。
这使得激光光源可以产生干涉、衍射等现象，用于干涉测量、光学显微镜等应用。
总之，激光光源的光谱特性具有单色性、光强高、窄带宽和高相干性等特点，使得其在各种应用领域具有广泛的应用价值。
激光主要有四大特性讲解
激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性激光的高亮度：固体激光器的亮度更可高达1011W／cm2Sr。
不仅如此，具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。
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的距离的同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度，这两点都是激光加工的重要条件激光的高单色性：由于激光的单色性极高，从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功率密度。
激光的高相干性：相干性主要描述光波各个部分的相位关系。
正是激光具有如上所述的奇异特性因此在工业加工中得到了广泛地应用。
目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等激光加工的特点由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性，因此就给激光加工带来如下一些其它方法所不具备的可贵特点● 由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；● 激光加工过程中无"刀具"磨损，无"切削力"作用于工件；● 激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。
因此，其热影响的区小工件热变形小后续加工最小；● 由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工因此它是一种极为灵活的加工方法；● 生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好激光加工的优势激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：①由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。
②它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。
1、激光的三个基本特点
1、激光的三个基本特点
激光是一种高度集中、强聚焦、高频率的电磁辐射波，因此具有以下三个基本特点：
1. 高强度：激光的光束具有高强度的能量，其光束可以聚焦到非常小的区域内，从
而能够产生极高的功率密度。
激光的光束经过聚焦后，能够将其能量集中到很小的空间内，实现高功率密度的能量输出。
由于激光具有高强度的能量，因此使用激光材料加工可以显
著提高加工效率。
2. 单色性：激光的光线是非常单色的光线。
激光通常只有一种波长，而且光的相位、频率、波长等参数非常稳定。
因此，激光可以非常有效地用于光学测量和光学通信等领域。
激光光线的单色性还使得它可以被用来制造光阀和光学传感器等设备。
3. 相干性：激光的光线具有相干性，即所有光的波向初始波的偏移是一致的。
这种
相干性可以使激光具有高质量的光学特性，能够保持高光强度和高能量密度。
激光使用中，其相干性可以使得激光干涉现象得到有效控制，从而实现了多种无线通信和高速网络通信
技术的开发应用。
总的来说，激光的三个基本特性，高强度、单色性和相干性，使其在许多现代科技领
域得到广泛应用，如制造业、医疗、军事、通信等领域。
简述激光的特性及应用领域
简述激光的特性及应用领域激光是一种由激光介质产生的具有高度定向性、单色性、相干性和高亮度的电磁辐射。
激光的特性和应用领域广泛，下面将分别进行详细描述。
激光的特性包括：1. 高度定向性：激光具有很高的定向性，其光束呈现出非常狭窄和集中的特点。
这种特性使激光可以在长距离传播过程中保持较小的光束扩散角度。
2. 单色性：激光是一种单色光，即具有非常窄的光谱线宽。
这是由于激光介质的能级结构决定的，激光产生的光具有很高的频率稳定性。
3. 相干性：激光的光波具有高度相干性，即激光光波上的任意两个点的光波相位关系是恒定的。
这种相干性使得激光可以形成稳定的干涉和衍射效应。
4. 高亮度：激光具有高亮度，即单位面积上的功率非常大。
激光因其高亮度可以在远距离进行传播而不容易衰减。
激光的应用领域有很广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 医疗领域：激光在医疗领域中有着广泛的应用，如激光手术、激光治疗和激光检测等。
例如，激光可以用于皮肤病激光治疗、白内障手术和视网膜手术等。
2. 通信领域：激光被广泛应用于通信技术中的光纤通信和激光雷达等领域。
激光可以通过光纤进行信息传输，具有高速、远距离传输和抗干扰性强的特点，因此在通信领域有着重要的应用。
3. 制造加工领域：激光可以用于丝印、切割、焊接、打孔和表面处理等工艺。
例如，激光切割可以用于金属制品、塑料和玻璃切割等；激光焊接可以用于汽车制造、电子工业和航空航天等领域。
4. 科学研究领域：激光在科学研究领域中得到广泛应用。
例如，激光光谱学可以用于原子和分子结构研究；激光光谱学和激光干涉技术可以用于材料表征和光学实验等。
5. 军事应用领域：激光在军事领域有着重要的应用，如激光制导导弹和激光测距仪等。
激光制导导弹可以通过激光束进行精确瞄准和追踪目标，提高命中率；激光测距仪可以用于测量目标与观测者之间的距离。
6. 激光显示技术：激光在显示技术中被广泛应用，如激光投影仪和激光显示屏等。
激光投影仪可以产生高亮度、高对比度和高分辨率的投影效果；激光显示屏可以提供更鲜艳、更真实和更逼真的图像显示。
激光主要有四大特性
激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性激光的高亮度：固体激光器的亮度更可高达1011W／cm2Sr。
不仅如此，具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。
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的距离的同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度，这两点都是激光加工的重要条件激光的高单色性：由于激光的单色性极高，从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功率密度。
激光的高相干性：相干性主要描述光波各个部分的相位关系。
正是激光具有如上所述的奇异特性因此在工业加工中得到了广泛地应用。
目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等激光加工的特点由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性，因此就给激光加工带来如下一些其它方法所不具备的可贵特点● 由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；● 激光加工过程中无"刀具"磨损，无"切削力"作用于工件；● 激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。
因此，其热影响的区小工件热变形小后续加工最小；● 由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工因此它是一种极为灵活的加工方法；● 生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好激光加工的优势激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：①由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。
②它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。
简述激光产生的基本原理
简述激光产生的基本原理
摘要：
一、激光的产生原理概述
二、激光的产生过程
1.原子能级跃迁
2.激发态原子辐射
3.受激辐射
4.光放大
三、激光的特性与应用
1.高度单色性
2.高度方向性
3.高峰值功率
4.激光的应用领域
正文：
激光，全称为激光光束，是一种具有高度单色性、高度方向性和高峰值功率的电磁波。
激光的产生基于原子能级跃迁的原理。
激光的产生过程可以分为以下几个步骤：
1.原子能级跃迁：原子在吸收能量后会从基态跃迁到激发态。
这一过程可以在气体、液体或固体中发生。
2.激发态原子辐射：处于激发态的原子会释放出一定波长的光子，这个过程称为辐射。
辐射的光子具有一定的能量和频率。
3.受激辐射：当一个光子进入激发态原子时，会与原子内的电子发生相互作用，使电子从激发态跃迁到基态。
这个过程会释放出与入射光子相同波长的光子，称为受激辐射。
4.光放大：受激辐射的光子与周围的原子发生相互作用，使更多原子跃迁到激发态。
这些激发态原子再次产生受激辐射，从而形成光放大现象。
激光具有高度单色性、高度方向性和高峰值功率的特性，使其在众多领域得到广泛应用。
例如，激光在通信、测量、切割、打标、医疗等方面具有重要应用价值。
总之，激光的产生基于原子能级跃迁的原理，通过受激辐射和光放大过程形成高度单色性、高度方向性和高峰值功率的电磁波。
激光的概念
激光的概念1. 简介激光是一个广泛应用于科学、工业和医疗等领域的技术。
它是一种集中、单色和有序的光辐射。
激光所具备的特性使其在许多领域具有重要的应用价值。
本文将介绍激光的基本概念、原理，以及其在不同领域的应用。
2. 激光的基本原理激光的核心原理是光的放大过程。
激光器中，通过一个能提供较大数目激发原子或分子的能量源，使其处于激发态。
这些激发态粒子经过自发辐射过程，释放出能量并退回到低能量态，同时发射出一束脉冲光子。
这束光子通过在激光腔中多次反弹，形成了一个高度聚焦、高度定向且具有固定波长的光束。
3. 激光的特性激光的特点主要包括以下几个方面：•高度单色性：激光的光谱带宽非常窄，其波长非常纯净。
这种单色性使得激光在光学传输和光学分析等领域具有重要意义。
•高度定向性：激光光束是高度定向的，能够保持其紧凑的束直径在较长距离内。
这使得激光在通信、雷达和测距等领域得到广泛应用。
•高度聚焦：激光束可以通过透镜进行高度聚焦，将能量集中在一个小的区域内。
这种聚焦性质使得激光在材料加工和医学手术中有着重要的应用。
•高光束质量：激光的光束质量非常高，光斑能够保持良好的光学性能。
激光束的光斑质量是衡量激光器性能的重要指标。
4. 激光的应用激光在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：•科学研究：激光的单色性和定向性使其成为科学实验中不可或缺的工具。
在物理学、化学和生物学等领域，激光被用于材料分析、原子和分子的激发和检测。
•制造业：激光在制造业中具有广泛的应用。
它可以用于切割、焊接、打标等工艺中，提高生产效率和产品质量。
•医疗领域：激光在医疗领域具有广泛的应用，如激光手术和激光治疗等。
激光的高度聚焦性和高光束质量使其在精确手术和治疗中具有重要作用。
•通信和信息技术：激光在光通信和光存储等领域具有重要的应用。
激光器作为光源可以实现高速、高带宽的数据传输。
5. 激光的发展和前景激光技术自20世纪60年代以来取得了巨大的进展，并且不断发展壮大。
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第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 3. 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 工作物质(如气体放电管)有一定的频率范围。 把工作物质放在光学谐振腔内，只有 （1）既是工作物质的谱线宽度内的 （2）又是满足谐振腔共振条件 这时的频率，才能形成激光输出。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 1. 谱线宽度 (breadth of spectral line)
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原子发光时间 t 和频率宽度 ν成反比，
t =1/ ν
理想的单色光：频率宽度 ν → 0 ，这就要求 发光时间 t →∞ 任何光源，t和 ν 都有一定大小。即有一定 大小的谱线宽度 λ 叫自然宽度。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 3. 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 从谐振腔发射出来的光波频率数为 ν / ν '= 10 如果要求谐振腔只发射一个频率，则取氖 放电管长为10 cm 即可。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 3. 激光的单色性 (Monochromaticity of laser)
ν 激光单色性定义为： ν /ν0或 λ / λ0， 0和 λ0为中心
频率和中心波长。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 4. 选模 ( Mode selection ) 纵向单模或单纵模：激光器的输出光束中 只存在一个频率 注意! ( 单模不是频率坐标轴上的一条几何 线，它仍有一定的很狭窄的频率分布。目前激 光的频率宽度可由1到105Hz )
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 4. 选模 ( Mode selection )
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 4. 选模 ( Mode selection )
● ●Biblioteka 第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 1. 谱线宽度 (breadth of spectral line)
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多普勒宽度：在气体放电中，发光原子做无
规则热运动。运动速度和方向都在变化，在发 光中心频率 ν0 附近引起一定范围内的增宽。这 个宽度叫多普勒宽度。
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第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 1. 谱线宽度 (breadth of spectral line) 多光束干涉： 单一频率平面波沿谐振腔轴线 来回反射，产生多光束干涉。 干涉条件：2L = jλ （j 为整数）或 ν = jc / 2L 不满足干涉条件的光 频率都干涉相消。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 1. 谱线宽度 (breadth of spectral line) 共振频率： 满足共振条件的光波频率。 光学谐振腔内的光波的特点： （1）具有共振频率 （2）同时存在的共振频率不止一个，而有 许多个。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 4. 选模 ( Mode selection ) (2)用Fabry-Perot etalon （法布里-珀罗标准 具）。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 4. 选模 ( Mode selection ) 标准具：两面平行，镀高反射膜，厚度为d， 材料的折射率为n 由于多光束反射，对满足 νk = kc/(2ndcosi2 ) 频率条件的光有极高（接近100%）的反射率。 式中c 为真空中光速，i2为平板中的折射角，k 是正整数。如取d>>L，调整i1角，可有下图所 示的结果。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 3. 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 例如，氖放电管发射的光波为图中所示，中心 例如 频率为4.7×1014 Hz，频率宽度为ν=1.5×109 Hz，氖放电管如长100 cm ，相邻二共振频率 之差 ν '= c/ 2L =1.5×108 Hz
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 4. 选模 ( Mode selection ) 纵向多模或多纵模：同时存在几个共振频 率 输出单模的方法：选模
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 4. 选模 ( Mode selection ) (1)缩短腔长。如氦氖激光器，腔长为10 cm 时，输出一个频率的激光。但激光输出功率降 低，并使输出频率不稳定。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 1. 谱线宽度 (breadth of spectral line) 一定长度的谐振腔内有多少个共振频率： 相邻二个共振频率之差为
ν ' =ν2 ν1 = ( j +1)c / 2L jc / 2L = c / 2L
λ' = (υ' /ν )λ = λ2 / 2L
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 2. 谐振腔的共振频率 谐振腔越长，ν ' 或 λ' 越小，腔内满足共振 条件的频率数越多，从谐振腔发射出去的光波 中所包含的频率数也越多。谐振腔有选择频率 的作用。
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8.5 激光的单色性 (Monochromaticity of laser) 1. 谱线宽度 (breadth of spectral line) 氖红线线宽由下图所示。波长为632.8 nm 的 红线，实际的中心频率是4.7×1014Hz，宽度 ν 为1.5×109 Hz， 谱线宽度 ν 定义为光谱线最大强度 的一半所对应的二个频率 之差 ν2 ν1 .