激光原理与技术 ppt课件

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激光原理与技术.ppt

* i
kT
)
n：体系单位体积内的单分子数。 21
过饱和体系中，所有与临界晶核相碰撞的分子都不反射，成核率 I 等于在单位时间内气相分子（气固相转变）与临界晶核的碰撞次数
I

Z C Sn
* i
Zc：单位时间内，一个分子与临界晶胚单位面积表面相碰的次数；S：一个临界晶胚的表面积。
由统计力学而知:
ZC
②重新拆散为单个分子。晶胚:形成的小集团。
13
设小集团的形成是二分子过程，a1：一个气体分子；a2：由两个气体分子连接而成的晶胚
‥‥‥
ai：由i个气体分子连结而成的晶胚。它们的形成过程可用一连串的反应表示:
a1+a1 a1+ a2
a1+ai-1
a2 a3 ......
ai
注意：忽略了小集团之间相碰撞和几个分子之间同时相碰撞的情况（出现的几率小）。
C1 C0
结论：只要C1＞C0，G＜0，过程就能自发进行。
8
（2）熔体中生长。凝固温度下，相变过程中单位体积自由能的变化
gV S( T ) L ( T )
S（T）、L（T）：分别表示体系在凝固温度T时，固液两相单位体积的自由能。熔点温度TM，固-液两相平衡时有
S( TM ) L ( TM )
σ α S=σ β S+σ α β cosθ σ β S-σ α S=-σ α β cosθ
G非均
(4r 2

4 3
r
3
gV
)
f
(
)
f ( ) 1 (2 cos )(1 cos )2
4
体系状态不变时，θ 为常数，f（θ ）也为常数。

激光原理及应用 ppt课件

(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
ppt课件
13
4.重叠率计算——Overlap
激光器扫描镜
• 场镜：聚焦系统为F-θ 平场透镜，选用焦距 f=254mm。普通聚焦透镜像高y与入射角度θ 的关系符合y=f tgθ ，当入射光偏转时其在焦平面上的扫描速度不断变化；对普通透镜作改进后使像
高y=f θ ，以等角速度偏转的入射光实现线性扫描，这种线性成像物镜称为F-θ 镜。
振镜
扫描振镜其专业名词叫做高速扫描振镜Galvo scanning system。所谓振镜，又可以称之为电流表计，它的设计思路完全沿袭电流表的设计方法，镜片取代了表针，而探头的信号由计算机控制的-5V—5V 或-10V－+10V 的直流信号取代，以完成预定的动作。同转镜式扫描系统相同，这种典型的控制系统采用了一对折返镜，不同的是，驱动这套镜片的步进电机被伺服电
场镜
ppt课件
16
振镜是一种优良的矢量扫描器件。它是一种特殊的摆动电机 ,基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩 ,但与旋转电机不同 ,其转子上通过机械纽簧或电子的方法加有复位力矩 ,大小与转子偏离平衡位置的角度成正比 ,当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时 ,电磁力矩与回复力矩大小相等 ,故不能象普通电机一样旋转 ,只能偏转 ,偏转角与电流成正比 ,与电流计一样 ,故振镜又叫电流计扫描振镜(galvanomet ric scanner) 。

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
10
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
24
未来发展趋势预测
06
与挑战分析
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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(课堂PPT)

二反射面组成的谐振腔的谐振频率为入射光频率
(1)当 c 时: Gmax11r1r1 1r 2G r2sG 2s激－光原最理大与增技术益
(2)当
G
1 2
Gm
ax
时:
c
41l r1rr12rG 2G s2S
v
14
讨论：①可见，仅当入射光频率在谐振腔本征频率附近时，才能得到有效放大。
② l、Gs、r 越大，
要求：入射光需在谐振腔本征频率附近,保证频率匹配。
r1
r2
I0 P0
g>0 I
1
I
2
I
1
I束干涉处理
工作物质单程传输的增益为:
经过复杂的推算后得:
GS
I
2
I1
I1
I
2
G 1r1r2G s 2 1 4 r1 r1 r2 1 G srs 2G i2 sn 2 lvvc
曲线的平坦部分对应于小信号工作区，增益较小信号增益下降3dB所对应的输出
功率称作光放大器的饱和输出功率，它表
征光放大器的高功率输出能力。
激光原理与技术
图掺铒光纤放大器的增益饱和特性
激光原理与技术
当泵浦光功率一定时，若光纤长度等于最佳长度，则光放大器具有最大增益 G0，相应的最大输出光功率为Pm,由此可求出Gm及相应的Pm和输入信号光功率P0及泵浦光功率Pp的关系。
脉冲放大器输出能量和长度的关系
三、功率增益与脉冲宽度变窄
激光原理与技术
激光原理与技术
2、最大输出光强
激光原理与技术
dI(z) gm 0
I(z)dz 1 I(z) Is
Im
Is
(

激光ppt课件

利用激光的特定波长和能量对物质进行光谱分析，研究物质的组成和结构。
激光雷达
利用激光的反射和散射特性对大气进行探测和研究，用于气象预报、气候变化等领域。
激光冷却和囚禁原子技术
利用激光的相干性和偏振特性实现对原子的精确控制和囚禁，用于研究量子力学和量子计算等领域。
激光操控和微纳加工技术
利用激光的强光束和高能量密度对微小颗粒和纳米材料进行精确操控和加工，用于制造微型机械、传感器、集成电路等领域。
信、卫星还原度等特点，未来将逐渐取代传统的显示技术，成为主流的显示方式之一。
医疗领域
激光技术在医疗领域的应用将更加广泛和深入，如激光手术、激光治疗等，为医疗领域的发展提供更加先进和安全的技术手段。
04
CATALOGUE
激光的安全与防护
激光的危害
激光辐射对眼睛的危害
01
高强度激光辐射直接照射眼睛，可能导致视网膜损伤、黄斑病
变等严重眼病。
激光辐射对皮肤的危害
02
激光辐射长时间照射皮肤，可能导致皮肤灼伤、色素沉着、皮
肤老化等问题。
激光辐射对其他生物体的危害
03
激光辐射可能对其他生物体产生影响，如影响植物的光合作用
、影响动物的视觉和行为等。
激光的安全标准
激光焊接
通过激光束的高能量密度实现材料的快速、高效焊接，提高焊接质量和效率。
激光打标
利用激光的高能量密度在各种材料表面进行永久性标记，广泛应用于产品追溯、防伪鉴别等领域。
激光清洗
利用激光的强光束和高温去除各种材料表面的污垢和杂质，具有环保、高效、无损等优点
。
医疗美容
01
02
03
04

《激光原理》PPT课件

2024/1/28
28
前沿动态及发展趋势预测
超快激光技术
实现飞秒、皮秒级超短脉冲输出，用于精密加工、生物医学等领域。
高功率激光技术
发展高能量、高效率的激光器，应用于国防、能源等领域。
2024/1/28
激光显示技术
利用激光作为光源的显示技术，具有色域广、亮度高等优点，是未来显示技术的重要发展方向。
概述光纤激光器的工作原理、优势及在通信、传感等领域的应用前景。
其他典型固体激光器
简要介绍其他类型的固体激光器，如半导体激光器、拉曼激
光器等。
10
03
气体激光器原理与技术
2024/1/28
11
气体放电过程及发光机制
01
02
03
气体放电基本概念
电子与气体原子或分子碰撞，引发电离和激发过程，产生带电粒子和光子。
液体染料激光器技术特点பைடு நூலகம்
具有宽调谐范围、高转换效率、短脉冲输出等优点。同时，液体染料激光器也存在染料稳定性差、需要定期更换等缺点。
液体染料激光器应用领域
广泛应用于光谱学、生物医学、光化学等领域。例如，可用于荧光光谱分析、激光医疗、光动力疗法等。
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半导体材料发光机制及器件结构
2024/1/28
利用半导体材料的特性实现受激辐射，具有体积小、效率高、寿命长等优点，广泛应用于通信、显示等领域。
2024/1/28
6
02
固体激光器原理与技术
2024/1/28
7
固体激光材料及其发光机制
2024/1/28
固体激光材料种类与特性
01
包括晶体、玻璃、陶瓷等，具有不同的发光特性和应用场景。

激光原理与技术PPT(很全面)

激光束质量对应用的影响
分析激光束质量对激光加工、光通信、激光雷达等应用的影响。
激光束的控制与整形
激光束控制技术
探讨通过光学元件、机械装置等手段对激光束进行控制的原理和方法。
激光束整形技术
介绍将激光束整形为特定形状（如平顶、环形等）的原理和方法，以及整形后激光束的特性。
激光束控制与整形的应用
阐述激光束控制与整形在材料加工、生物医学、光通信等领域的应用实例。
激光Байду номын сангаас眼睛的危害
激光束直接照射眼睛，可能导致视网膜烧伤、视力下降甚至失明。防护措施包括佩戴合适的激光防护眼镜，避免直接观看激光束。
激光对皮肤的危害
激光照射皮肤可能导致烧伤、色素沉着、皮肤癌等。防护措施包括穿戴防护服、使用防晒霜等。
激光安全标准与防护措施
激光安全标准
国际电工委员会（IEC）和美国国家标准学会（ANSI）等制定了激光安全标准，对激光产品的分类、标识、使用等做出了规定。
液体激光器
染料激光器
使用有机染料作为增益介质，通过泵浦光激发染料分子产生激光，具有宽调谐范围和短脉冲输出能力。
液体激光核聚变
利用高功率激光束照射含有氘、氚等聚变燃料的靶丸，实现核聚变反应，是惯性约束聚变研究的重要手段。
半导体激光器
边发射半导体激光器
电流注入半导体PN结，电子与空穴复合释放能量形成激光输出，具有体积小、效率高、寿命长等优点。
激光手术
利用激光的高精度和可控性，进行微创手术操作，如眼科手术、皮肤科手术等。
生物医学成像
利用激光的高亮度和方向性，对人体内部组织进行光学成像，以辅助医学诊断和治疗。
05
激光测量与检测技术

激光原理与技术PPT课件

激光手术
阐述激光手术在眼科、神经外科等领域的应用及优势，如精度高、创伤小等。
05
CATALOGUE
激光测量与检测技术
激光干涉测量技术
1 2
干涉测量原理
利用激光的相干性，通过干涉条纹的变化来测量长度、角度等物理量。
干涉测量系统组成
包括激光器、分束器、反射镜、探测器等部分。
3
干涉测量技术应用
时间特性
激光束的时间特性包括脉冲宽度、重复频率和稳定性等。其中，脉冲宽度决定了激光的峰值功率和能量，重复频率则影响了激光的平均功率。稳定性则是确保激光束在长时间内保持一致性的关键因素。
激光束的调制与偏转技术
调制技术
通过对激光束进行幅度、频率或相位等调制，可以实现信息的加载和传输。常见的调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等。这些调制技术使得激光束能够携带更多的信息，并在通信、传感等领域得到广泛应用。
对皮肤的危害
长时间或高强度激光照射皮肤，可能导致皮肤烧伤、色素沉着、皮肤癌等严重后果。
激光安全标准与防护措施
激光安全标准
国际电工委员会（IEC）和美国激光产品安全标准（ANSI）等制定了激光产品的安全标准，包括激光等级分类、安全警示标识、使用说明等。
防护措施
使用激光产品时，应佩戴合适的防护眼镜或面罩，避免直接照射眼睛或皮肤；同时，应在激光工作区域内设置明显的安全警示标识，提醒他人注意安全。
偏转技术
激光束的偏转技术主要是通过改变激光束的传播方向来实现。常见的偏转方式包括机械偏转、电光偏转和声光偏转等。这些偏转技术使得激光束能够灵活地指向目标，并在激光雷达、光学扫描等领域发挥重要作用。
激光束的聚焦与整形技术

激光原理与技术ppt课件2024新版

激光束的传输与变换
激光束的传输特性
探讨激光束在自由空间和光学系统中的传输特性，包括光束的发散、聚焦和像差等。
激光束的质量控制
阐述激光束质量评价的标准和方法，以及提高激光束质量的措施和技术。
激光束的变换方法
介绍常见的激光束变换方法，如透镜变换、反射镜变换和光纤传输等，并分析它们的应用场景和优缺点。
激光原理与技术 ppt课件
目录
• 激光原理概述 • 激光技术基础 • 固体激光器 • 气体激光器 • 液体激光器与光纤激光器 • 激光技术的应用与发展趋势
01
激光原理概述
激光的产生与发展
01
1917年，爱因斯坦提出 “受激辐射”理论
02
03
1954年，美国物理学家汤斯和肖洛提出激光原理
1960年，梅曼制成世界上第一台红宝石激光器
03
固体激光器
固体激光器的结构与工作原理
固体激光器的组成
工作物质、泵浦源、光学谐振腔
工作原理
通过泵浦源提供能量，使工作物质中的粒子实现粒子数反转，然后在光学谐振腔的作用下产生激
光振荡，输出激光。
光学谐振腔的作用
提供正反馈，使受激辐射光不断放大，同时控制激光输出的方向
和质量。
固体激光器的性能特点
液体激光器与光纤激光器的性能特点及应用
液体激光器
主要应用于可调谐激光光谱学、生物医学成像等领域。
光纤激光器
广泛应用于工业加工、通信、医疗等领域，如激光切割、焊接、打标等。
06
激光技术的应用与发展趋势
激光加工技术的应用与发展
激光切割
高精度、高效率的切割方法，广泛应用于金属、非金属材料的加工。

2024版激光原理与技术PPT精品文档

8
气体激光器
构成
主要由放电管、反射镜和电源三部分组成。
工作原理
在放电管中充入一定种类和压强的气体，通过高压放电激励气体分子或原子，使其产生受激辐射并放大，形成激光输出。
特点
具有光束质量好、输出功率大、效率高、结构简单等优点，常用于高精度测量、光谱分析等领域。
2024/1/25
9
液体激光器
01 02
高功率激光技术
随着科技的进步，高功率激光器已经成为激光技术发展的重要方向。高功率激光器具有更高的能量密度和更远的传输距离，可广泛应用于工业加工、军事、医疗等领域。
高效率激光技术
提高激光器的效率是激光技术发展的另一个重要方向。高效率激光器可以减少能源浪费，降低成本，同时提高激光器的性能和使用寿命。
激光特性参数
波长
激光的波长决定了其颜色和应用领域，不同波长的激光具有不同的特性和用途。
光束质量
2024/1/25
激光的光束质量决定了其聚焦能力和传输效率，优质的光束质量可以提高
激光加工的精度和效率。
功率
激光的功率决定了其能量大小和输出能力，高功率激光具有更强的穿透力和加工能力。
稳定性激光的稳定性决定了其长期运行的可靠性和稳定性，对于高精度、高稳定性的应用尤为重要。
构成
主要由半导体材料（如GaAs、InP等）制成的PN结或异质结构成。
工作原理
通过正向偏置电压注入电流，使电子和空穴在半导体材料中复合并释放出能量，形成受激辐射并放大，产生激光输出。
特点
具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、易于调制等优点，广泛应用于通信、光存储、打印等领域。
11
PART 03
激光技术应用领域

激光原理与技术完整ppt课件

1.1.1所示)。每一模式在三个坐标铀方向与相邻模的间隔为
Δkx=л/Δx，Δky=л/Δy，Δkz=л/Δy 因此，每个模式在波矢空间占有一个体积元
(1.1.6)
ΔkxΔkyΔkz =л3 /（ΔxΔyΔz）=л3 /V
(1.1. 7)
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10
在k空间内，波矢绝对值处于|k|～|k|+d|k|区间的体积为(1／8)4л|k|2 d|k|，
可见，一个光波模在相空间也占有一个相格.因此，一个光波模等效于一个光子态。
一个光波模或一个光子态在坐标空间都占有由式(1.1.11)表示的空间体积。
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12
三、光子的相干性
为了把光子态和光子的相干性两个概念联系起来，下面对光源的相干性进行讨论。
在一般情况下，光的相干性理解为：在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某
4.4 典型激光器的速率方程
3.5 空心介质波导光谐振腔的反馈耦合损耗 4.5 均匀加宽工作物质的增益系数
4.6 非均匀加宽工作物质的增益系数
4.7 综合均匀加宽工作物质的增益系数
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3
第五章激光振荡特性
5.1 激光器的振荡阈值 5.2 激光器的振荡模式 5.3 输出功率和能量 5.4 弛豫振荡 5.5 单模激光器的线宽极限 5.6 激光器的频率牵引
ε=hv
（1.1.1）
式中 h＝6.626×10-34J．s，称为普朗克常数。
（2）光子具有运动质量m，并可表示为
（1.1.2）
光子的静止质量为零。
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7
（3）光子的动量P与单色平面光波的波矢k对应
（1
式中
n。为光子运动方向(平面光波传播方向)上的单位矢量。 4．光于具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向。 5．光于具有自旋，并且自旋量子数为整数。因此大量光于的集合，服从玻色—爱因斯坦统计规律。处于同一状态的光子数目是没有限制的，这是光子与其它服从费米统计分布的粒子(电子、质子、中子等)的重要区别。上述基本关系式(1.1.1)相(1.1.3)后来为康普顿(Arthur Compton)散射实验所证实 (1923年)，并在现代量子电动力学中得到理论解释。量子电动力学从理论上把光的电磁 (波动)理论和光子(微粒)理论在电磁场的量子化描述的基础上统一起来，从而在理论上阐明了光的波粒二象性。在这种描述中，

激光原理与技术课件课件

激光原理与技术课件一、引言激光作为一种独特的人造光，自20世纪60年代问世以来，已经在众多领域取得了举世瞩目的成果。

激光原理与技术已经成为现代科学技术的重要组成部分，并在光学、通信、医疗、工业加工等领域发挥着重要作用。

本课件旨在阐述激光的基本原理、特性以及应用技术，使读者对激光有更深入的了解。

二、激光的基本原理1.光的粒子性与波动性光既具有粒子性，也具有波动性。

在量子力学中，光被视为由一系列光子组成的粒子流，光子的能量与频率成正比。

而在波动光学中，光被视为一种电磁波，具有频率、波长、振幅等波动特性。

2.光的受激辐射受激辐射是指处于激发态的原子或分子在受到外来光子作用后，返回基态并释放出一个与外来光子具有相同频率、相位、传播方向和偏振状态的光子。

这个过程是激光产生的核心原理。

3.光的放大与谐振在激光器中，通过光学增益介质实现光的放大。

当光在增益介质中往返传播时，不断与激发态原子或分子发生受激辐射，使光子数不断增加。

同时，通过谐振腔的选择性反馈，使特定频率的光得到进一步放大，最终形成激光。

三、激光的特性1.单色性激光具有极高的单色性，即频率单一。

这是由于激光器中的谐振腔对光的频率具有高度选择性，只有满足特定频率的光才能在谐振腔内稳定传播。

2.相干性激光具有高度的相干性，即光波的相位关系保持稳定。

相干光在传播过程中能形成稳定的干涉图样，广泛应用于光学检测、全息成像等领域。

3.方向性激光具有极高的方向性，即光束的发散角很小。

这是由于激光器中的谐振腔对光的传播方向具有高度选择性，只有沿特定方向传播的光才能在谐振腔内稳定传播。

4.高亮度激光具有高亮度，即单位面积上的光功率较高。

这是由于激光的单色性、相干性和方向性使其在空间上高度集中，从而具有较高的亮度。

四、激光的应用技术1.光通信激光在光通信领域具有广泛应用，如光纤通信、自由空间光通信等。

激光的高单色性、相干性和方向性使其在传输过程中具有较低的信号衰减和干扰，从而实现高速、长距离的数据传输。

激光原理与技术课件

害等优点。
自由空间光通信
利用激光在自由空间中传输信息，具有传输速度快、抗干扰能力强等优点。
激光雷达
利用激光的反射和散射特性对目标进行探测和定位，具有精度高、抗干扰能力强等优点。
军事领域
激光雷达侦查
利用激光雷达对敌方目标进行探测和识别，具有探测距离远、分辨率高等优点。
A 激光武器
利用激光的高能量密度对目标进行摧毁或致盲，具有反应速度快、命
、光谱分析等。
半导体激光器
01 总结词
利用半导体材料作为增益介质的激光器。
02
详细描述
半导体激光器通常由半导体材料、电极、反射镜等组成，其中半导体材料是实现光放大的介质。由于半导体激光器的结构紧凑、效率高、寿命长等特点，使其在许多领域得到广泛应用。
03
特点
04
半导体激光器具有体积小、重量轻、可靠性高、响应速度快等特点，同时其成本较低，易于集成。
激光原理与技术课件
目录 Contents
• 激光原理 • 激光技术 • 激光器件 • 激光技术应用 • 激光安全
01
激光原理
光的相干性
光的相干性是指光波在空间不同点上具有相同的相位关系。在激光中，相干性使得光波在传播过程中能够保持稳定的相位关系，从而实现光的干涉和衍射现象。
光的干涉是指两束或多束相干光波在空间某一点相遇时，由于相位关系不同而产生的明暗交替的现象。干涉现象在激光技术中具有重要的应用，如干涉仪和光学薄膜等。
液体激光器
总结词
详细描述
特点
应用领域
利用液体作为增益介质的激光器。
液体激光器通常由染料溶液、泵浦源、反射镜等组成，其中染料溶液是实现光放大的介质。液体激光器的输出波长可以通过改变染料溶液