激光原理与技术 ppt课件

1958年，美国和前苏联科学家几乎同时提出了实现激光振荡的具体设想：

美国 肖洛（A.L.Schawlow）/汤斯（C.H.Townes）（“红外和光学振荡
器”）

前苏联 N.G.Basow/M.Prohorov(实现三能级粒子数反转和半导体激光器的
建议)
1960年，美国 梅曼(T.H.Maiman) 红宝石激光器问世（波长694.3nm）
体近红外可调谐激光器。 1970年，美国 Lin等 双异质结连续振荡半导体激光器。 1980年后，等离子体激光器、超晶格量子阱激光器、光纤激光器、分
布反馈(DFB)激光器、分布布拉格发射(DBR)激光器、超快激光器
波长：紫外、可见、红外 峰值功率：〉100TW量级 最高平均功率：〉MW量级 调谐范围：从200nm延伸到4m。
Emission of Radiation)
单色亮度高 出射光强远大于入射光强 相位整齐 方向性好 强度高
为信息处理提供了稳定的载息媒介。
3.1 相干光源、非相干光源与激光 ——激光
1916年，美国 爱因斯坦，提出概念，指明获得途径 (《关于辐射的量子理论》)
1954年，美国 汤斯（C.H.Townes），研制成功MASER(致冷氨分子)，
相位等都是不确定的、分散的 （与人为形成且相位一致的电波相比）
方向：四面八方无规则辐射 频谱：如同火花放电，是白噪声； 连续性：无数衰减脉冲光的集合(图(a)) 强度：光波亮度很低 ——杂乱无章的噪声光 ——传输衰减，出射光强恒小于入射光强。
最早利用电作光源的是炭弧灯。
(a)普通光源产生的非相干光
3.1 相干光源、非相干光源与激光 ——非相干光源
从理论到实现历时44年，原因有二：
当时对激光的社会需求不迫切，还没有引起资助部门的注意， 学者受微波振荡器金属封闭腔模型束缚，没有找到技术关键
3.1 相干光源、非相干光源与激光 ——激光
1960年秋，美国 Javan等 1.15m连续振荡He-Ne气体激光器。 1962年，美国 Nathan、Hall和Quist 77K GaAs半导体激光器。 1966年，Sorokin 等 激光泵浦若丹明6G可调谐液体有机染料激光器。 1966年，美国 Dimmock、Bulter、Melngailis等 低温工作窄带半导


场致发光(EL)显示器



发光二极管(LED)
信息处理用光源发各光种二小极型管光（源LED)
着重光的单色性 和高速脉冲性


3.1 相干光源、非相干光源与激光
——非相干光源
来源：原子或分子体系的自发辐射
特点： 各原子自发辐射的光波方向、频率及
3.1 相干光源、非相干光源与激光 ——非线性相干光源
来源：激光与各种非线性光学材料相互作用 1961年，美国 Mc. Clung和Hellwarth 发明激光调Q法，开辟道路。
1962年， Woodburg等，受激喇曼激光器 1969年，美国 Patel等，自旋反转喇曼激光， 1965年，美国与苏联成功实现光参量振荡，获得了另一种可调谐相干光源。 1968年，开始利用锁模技术制造超短脉冲激光器 1969年获得亚皮秒（10-13秒）光脉冲，现4-5飞秒(10-15秒)激光器已商品化，
——信息光电子技术对光源的要求
信息光电子技术对光源的要求
单色性 高速脉冲性 方向性 可调谐性 高能量密度
1878年12月，英国 斯万（Swan）发明电灯泡。 1879年10月，美国 爱迪生（Edison）质量更好的电灯泡。 1938年，美国 纽曼（Neuman）等 研制成荧光灯 目前, 呈现固体灯取代荧光灯的趋势。
固体灯：利用超高亮度白光二极管或其他场致发光管制作 优点：体积小、转换效率高、耗电省、加压低 应用：已有交通灯、路标、宣传、广告牌等
家用灯样品正走向实用。
3.1 相干光源、非相干光源与激光 ——相干光源
激光器 非线性光源
特点：
方向：发散很小 频谱：单一 连续性：无限连续 亮度：极高 在时间、空间上相位同步 传输增益，出射光强增强
(b)激光发射的相干光
3.1 相干光源、非相干光源与激光 ——激光
激光：受激放大光发射 Laser，(Light Amplification by Stimulated
3.1 相干光源、非相干光源与激光
如同电子学中的电源一样，光电子学中第一个接触的便是光
源。光源器件主要是指电光变换器件，分成相干光源和非相干光
源，如表3-1。

气体激光器
相干光源激光固半等染体导料离激体子激光激体光器光器激器光器
表

非线性光学器件光激参光量产振生荡高次谐波
第3章 激光原理与பைடு நூலகம்术
主要内容
3.1 相干光源、非相干光源与激光 3.2 光与物质相互作用理论——激光产生与传播基础 3.3 激光产生的条件 3.4 激光器的基本结构及输出 3.5 激光的特点 3.6 激光器的种类 3.7激光脉冲技术 3.8 激光选模技术 3.9 激光稳频技术 3.10 其他激光技术
着重由电转换成光的能
3-1
光 源 器 件 分 类




激光的和频与差频
量转换效率和颜色


气体放电灯、荧光灯
光 源 器件非相干光源显照示明光光源源白阴荧液等本炽极光晶离征灯射显显子场线示示体致管器器管发光灯（固着体对灯重比）显度示、图色象彩的饱清和晰度度等、
向阿秒10-18秒）进军。 1970年，Mooradian 等，宽可调谐范围高效连续振荡自旋反转喇曼激光器。 1971年，美国 Dewey，用光差频法获得波长可调的红外光源； 1972年，日本 俊藤等，用和频产生出黄光； 三次谐波产生、光整流效应等也相继得以实现。
3.1 相干光源、非相干光源与激光