激光原理简要讲解
激光入门知识讲解
激光入门知识一、激光产生原理1、普通光源的发光--受激吸收和自发辐射普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等地发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。
激发的过程是一个"受激吸收"过程。
处在高能级（E2)的电子寿命很短（一般为10－8～10－9秒），在没有外界作用下会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。
辐射光子能量为hυ=E2-E1这种辐射称为自发辐射。
原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发光过程各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外未位相、偏振状态也各不相同。
由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的，而有一个范围。
在通常热平衡条件下，处于高能级E2上的原子数密度N2，远比处于低能级的原子数密度低，这是因为处于能级E的原子数密度N的大小时随能级E的增加而指数减小，即N∝exp(-E/kT)，这是著名的波耳兹曼分布规律。
于是在上、下两个能级上的原子数密度比为N2/N1∝exp{-(E2-E1)/kT}式中k为波耳兹曼常量，T为绝对温度。
因为E2>E1，所以N2《N1。
例如，已知氢原子基态能量为E1＝－13.6eV，第一激发态能量为E2=-3.4eV，在20℃时，kT≈0.025eV，则N2/N1∝exp（－400）≈0可见，在20℃时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使原子到达激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。
一般说来，这种光源所辐射光的能量是不强的，加上向四面八方发射，更使能量分散了。
2、受激辐射和光的放大由量子理论知识知道，一个能级对应电子的一个能量状态。
电子能量由主量子数n(n=1,2,…）决定。
但是实际描写原子中电子运动状态，除能量外，还有轨道角动量L和自旋角动量s，它们都是量子化的，由相应的量子数来描述。
激光原理与应用讲教学课件
激光设备应在指定的、安全的场所使用，并确保该场所没有其他人 员或物体受到激光的潜在危害。
规定操作流程
使用激光设备前，必须阅读并理解操作手册，并按照手册中的步骤 进行操作。任何违反操作流程的行为都可能导致严重的后果。
定期检查和维护
激光设备应定期进行检查和维护，以确保其处于良好的工作状态，并 消除任何潜在的安全隐患。
亮度高
激光的能量密度很大，亮 度高，可以在很短的时间 内集中很大的能量
激光的分 类
按工作物质分类 气体激光器、液体激光器、固体激光 器、化学激光器和自由电子激光器等
按输出波长分类
远红外激光器、近红外激光器、可见 激光器、紫外激光器、X射线激光器 和超短激光器等
材料加工
01
02
利用激光的高能量密度，实现金属和非金属材料的切割、 焊接、打孔等。
应用：汽车制造、航空航天、电子制造。
03
04
激光快速成型
利用激光制造三维物体，具有速度快、精度高、成本低 等优点。
05
06
应用：产品原型制造、医疗器械制造。
04 激光技术的前沿 与展望
高功率激光技 术
总结词
高功率激光技术是目前激光领域的前沿技术之一，是推动激光技术进步的重要力 量。
激光原理与应用教学课件
contents
目录
• 激光原理概述 • 激光原理的基本概念 • 激光器件及应用 • 激光技术的前沿与展望 • 激光安全与防护
01 激光原理概述
激光的产生
激光是受激辐射光放大的简称，是原子或分子中的电子在吸收能量后，从低能级跃 迁到高能级，再从高能级回落到低能级时，释放的能量以光子的形式放
详细描述
光纤激光器利用光纤作为增益介质，具有体积小、散热效果好、易于维护等优点。同时，光纤激光器的光束质量 也优于传统固体激光器，能够实现更远距离的传输和更好的聚焦效果。目前，光纤激光器已经被广泛应用于工业、 医疗、军事等领域。
激光原理及应用PPT课件
激光治疗
通过激光照射病变组织，达到治 疗目的，如激光治疗近视、祛斑
等。
激光手术
利用激光进行微创手术，具有出 血少、恢复快、精度高等优点， 如激光心脏手术、激光眼科手术
等。
激光诊断
利用激光光谱技术对人体组织进 行检测和分析，为疾病诊断提供
依据。
军事国防领域应用
激光雷达
利用激光雷达进行目标探测、识别和跟踪，具有高分辨率、抗干 扰能力强等特点。
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。
新型激光技术
研究新型激光技术，如光纤激光器、化学激光器等，拓展激光器的 应用领域。
高功率、高效率、高稳定性挑战
高功率激光器
提高激光器的输出功率，满足高能激光武器、激光聚变等领域的 需求。
高效率激光器
优化激光器的能量转换效率，降低能耗，提高激光器的实用性。
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。
特点
结构紧凑、效率高、光束 质量好。
应用领域
工业加工、医疗、科研等。
气体激光器
工作原理
利用气体放电激励气体分子或原子， 使其产生能级跃迁并辐射出激光。
特点
应用领域
激光切割、焊接、打孔等工业应用。
输出功率大、光束质量好、效率高。
激光原理及应用PPT课 件
contents
目录
• 激光原理基本概念 • 激光技术发展历程及现状 • 激光器类型及其特点分析 • 激光在各领域应用案例分析 • 激光安全问题及防护措施探讨 • 未来发展趋势预测与挑战分析
激光原理基本概念
激光原理
dn2 = −A21n2 dt
自发跃迁爱因斯坦系数
− t
n2 = n20e− A21t = n20e τs 1 τs = A21
dn2 1 A21 = − dt n2
原子在E2能级上平均寿命
ns µs
如果某激发态能级的寿命相对其它能级长得多，则 称此能级为亚稳态能级。 10
(2.1.3)
8πν P = 3 Vdν ν c
黑体辐射普朗克公式-单色能量密度
8πhν3 ρν = nν E = c3 1 e
hν KT
(2.1.4)
−1
7
§2.1 激光的基本理论 光与物质相互作用的三个过程：
为简化问题， 为简化问题，我们只考虑原子的 两个能级E2和E 1并有 E2—E 1 = hν 两个能级 单位体积内处于两能级的原 子数分 别用n2和n1，如图所示。
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§2.3 谱线加宽和线型函数 线型函数
为频率的函数。 自发辐射功率P (ν ) 为频率的函数。设总的辐射功率为P0,有：
+∞
P0 =
−∞
∫ P(v)dν
(2.3.1)
% 引入 线型函数 g (ν ,ν 0 ) (给定了光谱线的轮廓或形状) ： 给定了光谱线的轮廓或形状) P (ν ) % (ν ,ν 0 ) = g (2.3.2)
E2 − E1 ) KT
式中， 分别为能级E 式中，f2和f1分别为能级 1和E2的统计权重 3.在热平衡状态下 n1 （或 n2）应保持不变。
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§2.1 激光的基本理论
4. A21 、B21 、B12 的相互关系：
爱因斯坦三系数之间的关系 B21f2 = B12f1
激光原理概述课件
高强度激光产生的噪声可能对听力造 成损害。
激光安全标准与等级
国际标准
激光产品的安全等级按照
IEC 60825系列标准进行
划分，分为Class
1、
Class 2、Class 3等不同等
级。
国内标准
我国参照国际标准制定了 相应的激光产品安全标准 ，如GB 7247系列标准。
行业标准
不同行业根据自身特点制 定相应的激光安全标准， 如医疗行业、工业加工行 业等。
手段。
激光技术应用
医疗领域
激光在医疗领域的应用包括手术、美 容、眼科治疗等，具有创伤小、恢复 快的优点。
科研领域
激光在光谱分析、量子通信、光学陷 阱等领域发挥着重要作用，推动了科 学研究的进步。
工业领域
激光在加工、焊接、打标等领域的应 用提高了生产效率和产品质量。
军事领域
激光在武器制导、通信加密、防御系 统等方面具有重要的应用价值。
放大
当有大量原子处于激发态时，它们释放出的光子会相互作用并产生更多的光子， 形成光的放大效应。
激光器的基本组成
01
02
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激活介质
激光器中的工作物质，通 常是气体、液体或固体， 它能实现光的受激辐射放 大。
泵浦源
为激活介质提供能量，使 其中的原子或分子被激发 到高能级。
谐振腔
由反射镜构成，用于选频 、共振和放大，使特定波 长的光在两个反射镜之间 来回反射并不断放大。
激光原理概述课件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 激光原理简介 • 激光产生原理 • 激光特性与技术 • 激光安全与防护 • 未来激光技术展望
激光原理及应用ppt课件
激光调制前
激光调制后
4.机械运动系统
• 基片送入后，高精度伺服电机在微机的控制下转动振镜的角度；
• 激光束通过扫描镜的反射，由f-θ场镜聚焦到基片的边缘位置上；
• 在微机上通过专用的控制软件输入总的清边面积、激光束的行走速度 和需要重复的次数；
E2
E2
E1
E1
自发辐射跃迁
自发辐射光子
c. 受激辐射（激光）: 当频率为=ν（E2-E1）/h的光子入射时，会引发粒子以一定的概率，迅 速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都 相同的光子。
E2
E2
入射光子
E1
E1
受激辐射光子 入射光子
受激辐射跃迁 3-2 粒子数反转
(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
4.重叠率计算——Overlap
全反光镜
反光镜： （越75%
）
Shutter
激光器外形 接光纤
Q-Switch
晶体腔
功率计
激光器内部分解图（P4）
Q-Switch 半反镜
晶体腔 光纤耦合器
镜头聚焦原理——凸透镜
激光刻划原理——以P1为例
光斑
1.Beam Shaping （激光束形状）
• 一般的激光都为高斯分布的波形，即高斯光束，为实现特殊的制程需求，需要转变 成为扁平式波形的平顶光束，即Top Hat，通过透镜组改变光束质量和形状产生。
激光原理知识点总结
激光原理知识点总结激光的产生原理激光是一种与常规光具有本质不同的光。
它是通过一种叫做“受激辐射”的过程产生的，这是量子力学的一种结果。
激光的产生原理主要涉及三个主要过程：光的激发、光的放大和光的辐射。
首先是光的激发。
激光的产生需要通过能量输入来激发原子或分子的能级。
当外界能量激发物质的能级时，原子或分子的电子会从低能级跃迁到高能级，形成“受激辐射”所需的激发态。
然后是光的放大。
在受激辐射的过程中，当一个光子与处于激发态的原子或分子碰撞时，它会与其相互作用，导致后者释放出另一个同频率、同相位和同偏振的光子，并回到低能级。
这个新的光子与已有的光子具有相同的频率、相位和偏振，因此它们会在相互作用的同时相互放大，形成一支激光光束。
最后是光的辐射。
当受激辐射的过程一直不断地发生时，光子会在光学共振腔中来回反射，产生一支具有高度相干性、高亮度和高直线度的激光光束。
这种光具有很强的聚焦能力和穿透能力，因此在很多领域有着广泛的应用价值。
激光的特点激光具有以下几个主要特点：1.高度相干性。
激光光束的波长一致、频率一致、相位一致，因此具有很高的相干性。
这使得激光在干涉、衍射和频谱分析等方面具有很大的优势。
2.高亮度。
激光的辐射强度非常集中，因此具有很高的亮度。
这使得激光可用于制备高清晰度的成像系统和高精度的测量装置。
3.高直线度。
激光的传播路径非常直线，几乎不具有散射，因此具有很高的直线度。
这使得激光在通信、激光雷达和光刻等领域有着广泛的应用。
激光器件的工作原理和应用激光器件是产生激光光束的重要设备，其工作原理一般基于受激辐射过程。
目前常用的激光器件主要包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器和光纤激光器。
气体激光器是将气体放电或者由光泵浦的气体装置转变成激光的光源。
其中最著名的就是氦氖激光器。
使用稳态直流电源或者交变电源将氦气充入放电管，并保持一定的氦气气压。
然后用电子束或者泵浦光源来使得氦原子激发至高能级，然后在碰撞的作用下通过受激辐射作用形成激光光束。
激光原理总结
激光原理总结⼀共四章§Chapter 1爱因斯坦系数/激光产⽣条件/激光结构/激光优点1. ⾃发辐射: 上能级粒⼦，⾃发地从E2能级跃迁到E1能级，并辐射出光⼦2. 受激辐射: 上能级粒⼦，遇到能量等于能级差的光⼦，在光⼦激励下，粒⼦从E2能级跃迁到E1能级，并辐射出⼀个与⼊射光⼦完全相同的光⼦3. 受激吸收: 下能级粒⼦，遇到能量等于能级差的光⼦，在光⼦激励下，粒⼦从E1能级跃迁到E2能级，并吸收⼀个⼊射光⼦三个爱因斯坦系数：dn21=A21n2dt(⾃发辐射)dn′21=B21n2ρv dt(受激辐射)dn12=B12n1ρv dt(受激吸收)三个爱因斯坦系数的关系：A21 B21=8πhν3 c3B12g1=B21g2粒⼦数反转分布状态:dn′21 dn12=g1n2g2n1>1受激辐射⼤于受激吸收,打破波尔兹曼分布。
此时可称“得到增益”。
⽽普通情况下，受激辐射/⾃发辐射较⼩（计算参看讲义）。
总结：产⽣激光的基本条件是“粒⼦数反转分布和增⼤⼀⽅向上的光能密度”激光器的基本结构：1. ⼯作物质：增益介质/粒⼦数反转/上能级为亚稳态2. 激励装置：能源/光/电3. 谐振腔：反馈/光强/模式三能级系统：亚稳态寿命长，阈值⾼，转换效率低。
如红宝⽯激光器四能级系统：阈值低，连续运转，⼤功率。
如He-Ne激光器的优点：1. 相⼲性好：受激辐射的光具有相⼲性，相⼲长度L c=λ2Δλ，相⼲时间τ=L cc2. ⽅向性好：谐振腔3. 单⾊性好4. 亮度⾼：受激辐射的光强⼤§Chapter 2稳定性/模式分析/⾼斯光束腔的分类参考Ch2-P1光腔的稳定性条件：傍轴模在腔内往返⽆限多次不逸出腔外,数学形式如下g 1=1−L R 1,g 2=1−L R 20≤g 1g 2≤1按照稳定性得到三种腔♥0<g 1g 2<1稳定腔♥g 1g 2=0org 1g 2=1临界腔♥g 1g 2<0org 1g 2>1⾮稳腔 ♥ ♥ ♥ ♥♥ ♥ bbx ♥ nnx 图解法判断腔的稳定条件Ch2-P2⽤上述条件判断各种腔的稳定性，注意曲率R 的⽅向"凹⾯向着腔内时(凹⾯镜)，R >0；凸⾯向着腔内时(凸⾯镜)，R <0"。
激光原理PPT课件
5. 自由电子激光器 以自由电子为工作物质微波到X射线的受激辐射
均称为自由电子激光。
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这是一种特殊类型的新型激光器，被电子加速器
加速的电子流注入周期变化的磁场。只要改变电子束
的速度就可产生波长连续变化的相干电磁辐射，原则
上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，其 峰值功率和平均功率高且可调，相干性好，可获得偏
政”辐射光子。
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激光是入射光子经受激辐射过程被放大。由于激 光产生的机理与普通光源的发光不同，这就使激光具 有不同于普通光的一系列性质。
1. 方向性好 激光不像普通光源向四面八方传播，几乎在一条 直线上传播，我们称激光的准直性好。因为激光要在 谐振腔内来回反射，若光线偏离轴线，则多次反射后 终将逸出腔外，因此从部分透明的反射镜射出的激光 方向性好。良好的方向性使激光是射得最远的光，应 用于测距、通讯、定位方面。
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2. 亮度高 一般光源发光是向很大的角度范围内辐射，如电 灯泡不加约束是向四面八方辐射。激光的辐射范围在 1×10-3rad（0.06º）左右，因此既使普通光源与激光 光源的辐射功率相同，激光的亮度将是普通光源的上 百万倍。1962年人类第一次从地球上发出激光束射向 月球，由于激光的方向性好、亮度高，加上颜色鲜红， 所以能见到月球上有一红色光斑。激光的高亮度在激 光切割、手术、军事上有重要应用，现正研究用高亮 度的激光引发热核反应。
2. 用激光固定原子
气态原子、分子处在永不停息的运动中（速度接
近340m/s），且不断与其它原子、分子碰撞，要“捕
获”操纵它们十分不易。1997年华裔科学家、美国斯
坦福大学朱棣文等人，首次采用激光束将原子束冷却
激光原理知识点总结
激光原理知识点总结哎哟喂，聊起激光原理，那可是科技界里的一颗璀璨明珠，既神秘又迷人。
咱们不说那些高深莫测的术语，就用大白话，让大伙儿都能听得津津有味。
想象一下，你手里握着一束光，这可不是普通的光，它是激光——那个“光中之王”，笔直得跟高速公路上的箭头似的，不拐弯、不分散，一股脑儿往前冲。
这背后啊，藏着几个关键的小秘密，咱们一一揭开。
首先，得有个“光源大佬”坐镇，这家伙得能释放出大量的光子，就像过年时放的烟花，一次性“啪”地炸出好多亮点。
不过，激光的光子可不是乱窜的，它们得有个“领队”来指挥，这个领队就是“谐振腔”。
谐振腔就像个回音壁，光子们进去后，只能按照特定的路线跳来跳去，直到它们整齐划一，步调一致。
然后呢，还得有个“筛选器”，专门挑出那些“同频共振”的光子，让它们继续前行，其他的嘛，就统统淘汰出局。
这个过程，就像是咱们参加选秀节目，只有唱得最好的、跳得最炫的才能留下来，成为万众瞩目的明星。
激光就这么诞生了，它一出世就带着一股子“牛气冲天”的劲儿。
为啥呢？因为它实在是太强了！强度大、方向性好、单色性纯，简直就是光界的“三好学生”。
你拿个激光笔照一下，远处的物体立马就变得亮堂堂的，就像被施了魔法一样。
而且啊，激光还是个多才多艺的家伙。
在医疗上，它能精准地切割肿瘤，就像个微型手术刀；在工业上，它能焊接金属、打孔、雕刻，比传统的工具快多了，也精准多了。
还有啊，激光还能用来传输信息，让咱们的网络更快、更稳定。
说到这儿，你是不是觉得激光就像是科技界的“万金油”，哪儿都能用得上？没错，激光就是这么神奇，它让我们的生活变得更加丰富多彩。
下次当你看到激光的时候，不妨多留意一下，感受一下这股来自光的力量吧！。
1.4激光原理
受激辐射过程：原子体系单位时间内从始态到终态跃迁的粒子数，除了与始
态上的粒子数布居有关外，还与能量等于两能级差的入射光 子数密度u(n)（辐射能谱密度）成正比，即
A21、B12、B21：爱因斯坦系数
3 激光原理
3.3 爱因斯坦公式
按照爱因斯坦的观点，在热平衡状态下，原子体系在单位时间内受激 吸收的光子数应等于自发辐射和受激辐射的光子数总和。即
①相干时间： 描述时间相干性的等 效物理量：
c
1 Lc c c c
②相干长度： Lc ③谱线宽度：
（2）空间相干性：波场中不同点在同一时刻光波场特性的 相关性。此相干性来源于光源中不同原子发光的独立性。
二、相干性的粗略描述——相干体积 ①相干体积Vc：若在空间体积Vc内各点的光波场都具有明显 的相干性，则Vc称为相干体积。
3 激光原理
3.5 能级寿命 能级寿命t ：粒子能够在某个能级上停留的平均时间。
由于自发辐射，能级E2上的粒子数N2将随时间减少，在dt内的改变量：
意义： E2 上粒子数 N2 的减少量与自发辐射几率系数 A21 的大小有关，经过 t=1/A21时间后，将减少到初始值的1/e。所谓能级寿命实际上就是指在 该能级上的粒子数减少到初始值的1/e所经历的时间。
二、光的粒子性和波动性的统一：利用量子电动力学的理 论，将电磁场量子化。
1、电磁场的本征模式：具有基元能量 h l和基元动量hkl 的物
质单元即属于同一本征模式的光子。
2、具有相同动量和相同能量的光子彼此不可区分，应属于 同一模式（或状态）。
3、处于同一模式或同一壮态的腔内的光子数目是没有限制的。
热平衡状态下：N2<N1，dN21<dN12。 意义：光波在处于热平衡态的介质中传播时，受激吸收的光子数大于受激辐 射的光子数，宏观效果表现为光被介质吸收，能量减小。
《激光原理》PPT课件
2024/1/28
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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。
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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
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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
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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。
激光的原理讲解
激光其实是"辐射受刺激所引发放大的光"的缩写。
二氧化碳激光是电能刺激混合的二氧化碳分子而产生的。
当聚集的光通过镜面时，这个不可见却密集的光束可以穿透过许多物质。
因为光束不同的速度和密度，二氧化碳激光就可以用来在许多物质上作雕刻和切割。
对客户而言，雕刻和切割的操作相当简单，就跟操作打印机类似。
您可以输入Windows(95/98/2000/XP)底下大部分的图片软件，如CorelDraw，来设计您所要的图形，设定跟页面同等大小的版面，或是等同于工件的雕刻面积然后按打印键。
当可调整的速度设定从1% 到100%，瓦数设定从0.1% 到100% 和最高分辨率设定1000，您可以随需要来设定雕刻深浅和精确度。
特别是多重的激光系统可以在许多材料上做工包括木头，压克力，塑料，石头和金属...等。
激光雕刻分为两种型态：点阵跟向量。
点阵就如清晰度高的印刷一样，激光头工作是从左而右的，雕刻原理是同时产生一系列的点和线，然后用来回雕刻的方式将许多条线组成一整页完整的图片和图像。
向量的工作方式就不同于点阵了，它的特性是沿着图形的外框架做工。
我们通常把这种方式用来作材料切刻，例如：木头、压克力、纸，或是作表面记号。
激光雕刻的设定参数值有没有便捷的方式来测试出产品的设定参数值呢？答案是：有！但是要注意点阵的测试和向量的切割方式是不同的。
点阵式的雕刻如果愿意请试试看，对激光而言，没有一个绝对确切可靠的参数值。
每一个机型都有不同的设定方式，不同的瓦数不同的机器和不同的工件。
想要熟悉您特有的LaserPro雕刻机功能和设定初始值，请参照下列说明：用你的坐标软件来画出一个一英吋的方形，如果是CorelDRAW最好;用黑色涂满图形不加外框。
调到您认为最适合的参数值，记得唯一可变的参数是瓦数功率，送出文文件开始激光工作。
几个激光发出后靠近一点看，你就可以分辨出切太深或切太浅，还是恰到好处。
这样设定激光瓦数来调整雕刻的深度，是决定您的参数值最快的方法。
2024版激光原理与技术PPT(很全面)
•激光基本原理•激光器类型及技术•激光束特性及控制技术目录•激光与物质相互作用•激光测量与检测技术•激光通信与信息处理技术•激光安全与防护技术光的自发辐射与受激辐射自发辐射原子或分子在没有外界作用下，由于自身能级的不稳定性而自发地从高能级向低能级跃迁，同时发射出一个光子的过程。
受激辐射原子或分子在外界光子的作用下，从高能级向低能级跃迁，同时发射出一个与入射光子完全相同的光子的过程。
区别与联系自发辐射是随机的，而受激辐射是确定的；自发辐射产生的光是非相干的，而受激辐射产生的光是相干的。
光放大当外来光信号通过激光工作物质时，受激辐射产生的光子与入射光子具有相同的频率、相位、传播方向和偏振状态，从而实现光信号的放大。
粒子数反转在激光工作物质中，高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数，形成粒子数反转分布。
实现方法通过泵浦源提供能量，使激光工作物质中的粒子被激发到高能级，形成粒子数反转分布。
粒子数反转与光放大产生条件特性应用领域030201激光的产生与特性晶体激光器玻璃激光器光纤激光器He-Ne 激光器CO2激光器以氦气和氖气作为工作气体，产生红色可见光激光，常用于精密测量和准直。
Ar+激光器染料激光器液体激光核聚变半导体激光器边发射半导体激光器面发射半导体激光器采用垂直腔面发射结构，具有低阈值电流、圆形光束和易于集成等特点，适用于光通信和光互连等领域。
激光束的传输与聚焦激光束的传输特性01激光束的聚焦原理02激光束的聚焦技术03介绍评价激光束质量的常用参数，如光束直径、发散角、光强分布等。
激光束质量评价参数阐述实验测量和数值模拟等方法在激光束质量评价中的应用。
激光束质量评价方法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。
激光束质量对应用的影响激光束的质量评价激光束的控制与整形激光束控制技术激光束整形技术激光束控制与整形的应用激光与物质相互作用的基本过程激光束在物质中的传播激光与物质相互作用的机理激光与物质相互作用的特点1 2 3激光加工的基本原理激光加工的应用领域激光加工的优势激光加工原理及应用利用激光的高能量密度和生物效应，对生物组织进行照射，以达到治疗疾病的目的。
2024年激光原理与技术课件课件
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。
激光原理与技术讲稿
第一章 激光的基本原理及其特性激光技术是二十世纪六十年代初发展起来的一门新兴学科。
激光的问世引起了现代光学技术的巨大变革。
激光在现代工业、农业、医学、通讯、国防、科学研究等各方面的应用迅速扩展，之所以在短期间获得如此大的发展是和它本身的特点分不开的。
激光与普通光源相比较有三个主要特点，即方向性好，相干性好和亮度高，其原因在于激光主要是光的受激辐射，而普通光源主要是光的自发辐射。
研究激光原理就是要研究光的受激辐射是如何在激光器内产生并占据主导地位而抑制自发辐射的。
本章首先从光的辐射原理讲起，讨论与激光的发明和激光技术的发展有关的各方面物理基础和产生激光的条件。
光的辐射既是一种电磁波又是一种粒子流，激光是在人们认识到光有这两种相互对立而又相互联系的性质后才发明的。
因此本章从介绍光的波粒二象性开始研究原子的辐射跃迁。
激光的产生又是光与物质的相互作用的结果，对光的平衡热辐射和光与物质的相互作用 (光的自发辐射、受激辐射、受激吸收) 的研究是发明激光的物理基础。
光谱线的宽度，线型函数是影响激光器性能的重要因素，提高激光的单色性是激光技术的发展的一个重要方向。
阐明上述这些基础后，本章最后一节讨论激光产生的条件。
1. 1 激光的特性光的一个基本性质就是具有波粒二象性。
人类对光的认识经历了牛顿的微粒说、惠更斯菲涅耳的波动说到爱因斯坦的光子说的发展，最后才认识到波动性和粒子性是光的客观属性，波动性和粒子性总是同时存在的。
一方面光是电磁波，具有波动的性质，有一定的频率和波长。
另一方面光是光子流，光子是具有一定能量和动量的物质粒子。
在—定条件下，可能某一方面的属性比较明显，而当条件改变后，另一方面的属性变得更为明显。
例如，光在传播过程中所表现的干涉、衍射等现象中其波动性较为明显，这时往往可以把光看作是由一列一列的光波组成的；而当光和实物互相作用时(例如光的吸收、发射、光电效应等)，其粒子性较为明显，这时往往又把光看作是由一个一个光子组成的光子流。
激光原理性质及应用
3.2 激光通讯
系统重量轻：发射机功耗低，供电系统重量轻；光束集中，散射角小 ，导致发射和接收望远镜的口径都很小，摆脱了微波系统巨大的碟形 天线，重量和体积减轻很多非常有利于卫星通信。
微 波 天 线
激 光 天 线
但是激光在大气中传输时受雨、雾、雪、霜等影响，衰耗要增大，故一般 用于边防、海岛、跨越江河等近距离通信，以及大气层外的卫星间通信和 深空通信
hν = E 2 − E1 hν = E 2 − E1
1.激光原理
1.1物质与光相互作用 受激吸收、自发辐射、受激辐射。 受激吸收：处于较低能级的粒子受到外界 的激发，吸收能量，跃迁到与此能量相对 应的较高能级。 自发辐射：处于高能级的电子以一定的概 率自发地（没有吸收外部能量）从高能级 向低能级跃迁，并放出能量与两能级能量 差相等的光子。
疝 灯
2 激光的特点
干涉性好 激光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， 一台巨脉冲红宝石激光器的亮度比太阳表面的亮 度高若干倍。 但是它的能量密度很大因为它的作用范围很小， 一般只有一个点，所以短时间里聚集起大量的能 量。
3 激光的应用
3.1医学中的应用 医学中的应用 医学是应用激光技术最早、最广泛和最活 跃的一门边缘学科。在1960年世界上第一 台红宝石激光器研制成功后的第二年激光 光视网膜凝固机就在眼病治疗获得应用。 目前激光治疗在临床可分为：眼科激光治 疗、外科激光手术、用于美容目的的皮肤 病激光治疗、口腔激光和激光理疗等等。
3.4 激光冷却
1985年，美籍华裔物理学家朱棣文和他的同事首次实现了激 光冷却原子的实验，并得到了极低温度——24µK（绝对0度 是0K）的钠原子气体。
3.4 激光武器
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激光发展历史
1、激光发明理论基础可以追溯到1917年，著名的物理学家 爱因斯坦在研究光辐射与原子相互作用的时候发现，除了受 激吸收和自发辐射跃迁过程外，还存在受激辐射跃迁过程。 2、1960年7月，世界第一台红宝石固态激光器问世，标志了 激光技术的诞生。 3、1961年2月（A.Javan）研制成了He—Ne混合气体激光器 1962年，美国三个研究小组几乎同时分别发布砷化镓（GaAs ）半导体激光器运转的报道。 4、仅1961—1962年间世界各国发表的激光方面的论文达200 篇以上。 5、1963年建立了激光的半经典理论。对激光的频率特性和 功率特性进行了比较完善的探讨。
增益介质
3、谐振腔的作用
(1).限定光的方向
(2).选择光振荡的频率 （驻波条件） (3). 延长增益介质
激光器的应用及前景
激光的出现带动了多学科的发展，如量子光学、量 子电子学、激光光谱学、非线性光学、集成光学、海洋光 学等等。这里我们只列举一些与日常生活相关的激光应用 科学的发展。
激光器的应用及前景
谐振腔
增益介质
使光得以放大， 并输出激光。
全反 射镜
激励能源
部分 反射镜 (99)
激光器基本原理
（一）自发辐射 受激辐射 1、自发辐射
原子在没有外界干预的情况下 , 电子会由 处于激发态的高能级 E2自动跃迁到低能级 E1, 这种跃迁称为自发跃迁.由自发跃迁而引起的 光辐射称为自发辐射。
E 2 E1 h
激光原理简介
报告人：朱兆雨 学号：20165229025 日期：2017.6.12
主要内容
01
02
激光发展历史
激光器基本原理
03 激光器的应用及前景
激光发展历史 LASER ( Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ) ——辐射的受激发射的光放大 激光是20世纪 的四项重大的 发明之一
自 发 辐 射
E2
.
E2
E1
。
E1
发光前
.
发光后
h
激光器基本原理 2、受激吸收
原子吸收外来光子能量h, 并从低能级E1跃迁到高能级E2, 且E2-E1=h , 这个过程称为受激吸收。
E2
E1
.
h
E2
E1
受激吸收
.
。
吸收后
吸收前
激光器基本原理 3、受激辐射
原子中处于高能级 E2的电子 , 会在外来光子 ( 其频率恰好满 足 h=E2-E1) 的诱发下向低能级 E1 跃迁 , 并发出与外来光子一样
E2
.. .. .
E2 E1
N2
E2
...... ....... ..
E2 E1
N2Biblioteka E1。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 N1
E1
。 。 。 。 。
粒子数反转分布
N1
粒子数的正常分布
激光器基本原理 从外界输入能量（如光照,放电等） , 把低能级 上的原子激发到高能级上去, 这个过程叫做激励（也 叫泵浦-pump）.
C.H.Townes
A.M.Prokhorov
The Nobel Prize in Physics 1964
N.G.Basov
汤斯1954年在量子电子学研究中实现了氨分子的粒子数反转，研制了微 波激射器和激光器；普罗霍洛夫和巴索夫1958年几乎同时在量子电子学的基 础研究中，根据微波激射器和激光器原理研制了振荡器和放大器。以上工作 导致了激光器的发明。
E3
激发态 。
E2
.
亚稳态
E1
.
。
基态
红宝石中铬离子能级示意图
激光器基本原理 2、光学谐振腔 激光的形成
光在粒子数反转的工作物质中往返传播，使谐振腔内的 光子数不断增加,从而获得很强的光,这种现象叫做光振荡。
加强光须满足驻波条件
.
l
lk
2
激光光束
全反射镜
部分透光反射镜 光学谐振腔示意图
激光器基本原理
激光发展历史
5、1965年实现了铌酸锂光学参量振荡器，借助半经典理论 预言了锁模效应的存在。 6、1966年研制成了固体锁模激光器获得了超短脉冲。 7、1967年研制成了Ｘ射线激光器。 8、1970年研制成了准分子激光器。 9、1977年研制成了红外波段的自由电子激光器（FEL） 10、1984年研制出光孤子激光器（SL） 11、1961年8月，中国第一台红宝石激光器问世。中国科学 院长春光学精密机械研究所研制成功。 12、1987年6月，1012W的大功率脉冲激光系统——神光装置 ，在中国科学院上海光学精密机械研究所研制成功。 神光I、神光II、神光III
激光发展历史
1986 神光I 装置的两路激光系统
激光器基本原理
产生激光的必要条件
激 光 构 造 三 要 素 1. 实现粒子数反转 ——工作物质 ２.使原子被激发 ——激励能源 ３.要实现光放大 ——光学谐振腔
激光器基本原理
1. 基本构成部分 谐振腔，增益介质，激励 能源。 2. 激光的形成 光束在谐振腔内 来回振荡，在增 益介质中的传播
激光测距、激光雷达、激光制导、 激光通信、激光武器
激光器的应用及前景
战略反导激光武器
激光武器
激光器的应用及前景
激光拦截
激光制导
激光技术在军事的应用除上述几个方面外，还包括：激光侦
察、激光核聚变、激光计算机、激光陀螺等。
请老师批评指正！
(1)激光光盘制作技术 (2)激光医学
激光以其特有的优越性能解决了许多传统医学的难题。 激光治疗最早用于眼科，对视网膜剥离眼底血管病变、 虹膜切开、青光眼等一大批眼科疾患均能用激光治疗。
(3)光纤通信
(4)激光艺术
激光器的应用及前景
（5）激光在环境方面的应用
利用激光绘制灾害图, 激光检测大气含量
（6）激光在军事方面的应用
特征的光子, 这叫受激辐射。
由受激辐射得到的放大了的光是相干光，称之为激光。
E2
.
h
E2
。
E1
发光前
E1
.
h h
受激辐射的光放大 示意图
发光后
激光器基本原理 （二）激光原理
1、粒子数正常分布和粒子集居数反转分布
N1>N2表明 , 处于低能级的电子数大于高能级的电子数，这种 分布叫做粒子数的正常分布。N2>N1叫做粒子集居数反转，简 称粒子数反转或称集居数反转。