激光的简介
激光绿光波长
激光绿光波长1. 简介激光是一种高度聚焦的、单色的、相干性极强的光束。
激光器中，波长是一个非常重要的参数，它决定了激光的特性和应用领域。
本文将重点讨论激光绿光的波长以及相关内容。
2. 激光绿光波长的定义激光绿光波长通常指在可见光谱范围内，绿色激光所具有的特定波长。
根据国际标准，可见光谱范围为380nm到780nm之间，其中绿色区域约为495nm到570nm之间。
因此，激光绿光波长通常指在这个范围内的特定波长。
3. 激光绿光波长的应用3.1 演示和展示激光绿色具有良好的可见性和较高的亮度，在演示和展示领域得到广泛应用。
例如，在演讲、教学和会议中，使用激光笔进行指引和标注可以更加清晰地传达信息。
此外，激光绿光还可以用于舞台灯光效果，营造出独特的氛围。
3.2 激光治疗激光绿光波长在医学领域有重要的应用。
例如，激光绿光可以用于眼科手术中的视网膜修复和白内障手术。
其高度聚焦和精确控制的特性使得医生能够进行精细操作，并最大程度地减少对周围组织的损伤。
3.3 激光测距激光测距是利用激光束测量目标物体与测距仪之间的距离。
在一些需要高精度测量的领域，如建筑、地理测绘和工程测量中，使用激光绿光进行测距可以获得更加准确的结果。
3.4 其他应用领域除了上述应用之外，激光绿光波长还有其他许多应用领域。
例如，在军事中，激光瞄准器使用激光绿光来辅助射击；在航天领域，激光测速仪使用激光绿光来测量飞行器的速度；在生物科学中，绿色荧光蛋白的研究也需要激光绿光波长。
4. 激光绿光波长的产生4.1 激光介质选择产生激光绿光波长需要选择合适的激光介质。
常见的激光介质有气体、固体和半导体等。
对于绿色激光，常用的激光介质包括Nd:YAG（钕：钇铝石榴石）晶体和二极管泵浦固态激光器。
4.2 泵浦方式产生激光绿光还需要选择合适的泵浦方式。
常见的泵浦方式包括闪光灯泵浦、二极管泵浦和连续波（CW）泵浦等。
其中，二极管泵浦是目前最常用的方式之一，它具有高效、紧凑和可靠性好等优点。
常用激光介绍范文
常用激光介绍范文激光（Laser）是一种特殊的光，它具有高度的单色性、高亮度和高直行性。
激光的产生和特性使其在众多领域有重要的应用，例如科学研究、医疗、通信、材料加工等。
激光的产生是通过激发原子、分子或离子的能级跃迁来实现的。
当这些粒子在受到外界能量激发后返回基态时，会释放出光的能量。
与其他光源相比，激光具有高度的单色性，即发出的光具有非常狭窄的频率范围。
这使得激光在科学实验中可以精确测量光谱学特性，例如分析化学物质的成分和结构。
激光还具有高亮度，即单位面积光强非常高。
这使得激光在医疗领域有广泛的应用，例如激光手术和激光疗法。
激光手术通过将激光束聚焦在患者体内的目标组织上，实现非接触式精确切割。
激光疗法则利用激光的光热效应，将激光能量转化为组织热能，用于治疗癌症、皮肤病等疾病。
激光还被广泛应用于通信领域。
激光通过光纤传输可以实现大量信息的高速传输。
这种技术在现代通信系统中得到了广泛应用，无论是互联网、移动通信还是电视、电台等广播媒体，都离不开激光的应用。
激光通信具有高速传输、抗干扰能力强、信号损耗小等优点，已成为现代通信领域的重要技术。
另外，激光在材料加工中也有重要的应用。
激光切割、激光打标和激光焊接等技术，可以实现对各种材料的高精度加工。
激光切割利用激光束的高能量密度将材料切割成所需形状，广泛应用于金属、塑料、玻璃等材料的切割加工。
激光打标则通过刻蚀或氧化材料表面，实现对产品的标记和标识。
而激光焊接则可以实现对材料的高精度连接，广泛应用于制造业的焊接工艺。
总之，激光作为一种特殊的光源，具有高度的单色性、高亮度和高直行性，被广泛应用于科学研究、医疗、通信、材料加工等领域。
激光的应用不断推动各个领域的发展和进步，为人类带来更多的便利和创新。
随着激光技术的不断发展，相信激光在更多领域将会有更深入的应用和突破。
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。
激光专业知识
工作物质 全反射镜
激光输出
激光 部分反射镜
L
光学谐振腔
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第二章 激光的认识
第一节 激光器的结构图——内部结构图详解
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第二章 激光的认识
第二节 激光器的结构功能——工作物质
激光作为光学家族的一员，具有波粒二相性，一方面激光是由无数光子组成，具有光的 粒子性；另一方面，其本身也是一种电磁波。
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第一章 激光的概述
第五节 激光技术的应用——核聚变
激光控制核聚变
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第一章 激光的概述
第五节 激光技术的应用——激光导航星
天文台（激光导航星）
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第一章 激光的概述
第五节 激光技术的应用——测距与激光雷达
激光测距与激光雷达
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第二章 激光的认识
第一节 激光器的结构图——内部结构图
基态和激发态：当原子内所有电子处于可能的最低能级时，整个原子的能量最低，我 们称原子处于基态；当一个或多个原子电子处于较高的能级时，我们 称原子处于激发态。
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第二章 激光的认识
第四节 激光产生的原理——受激吸收/自发辐射
受激吸收：原子吸收入射光子（h=Eh-El），从低能态（El）跃迁到高能态（Eh）。
一般而言，激光的产生需要3个条件：
工作物质：激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。 关键是能在这种介质中实现粒子数反转，就被称为激活介质(active medium) 或工作物质。
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第二章 激光的认识
第二节 激光器的结构功能——激励源
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。如：电激励、光激励、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；只有不断泵浦才能维持上能级粒子数多于下 能级，不断获得激光输出。
激光基础知识
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激光简介
• 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人 类的又一重发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、 “最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度为太阳光的 100亿倍。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱 因斯坦发现，但要直到 1960 年激光才被首次成功制造。 激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而 生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的 发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且 导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用 前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果， 从而促进了生产力的发展。该项目在华中科技大学武汉光 电国家实验室和武汉东湖中国光谷得到充分体现，也在军 事上起到重大作用。
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激光产生条件：粒子数反转
• 当频率一定的光射入工作物质时，受激辐射和 受激吸收两过程同时存在，受激辐射使光子数增 加，受激吸收却使光子数减小。物质处于热平衡 态时，粒子在各能级上的分布，遵循平衡态下粒 子的统计分布律。按统计分布规律，处在较低能 级E1的粒子数必大于处在较高能级E2的粒子数。 这样光穿过工作物质时，光的能量只会减弱不会 加强。要想使受激辐射占优势，必须使处在高能 级E2的粒子数大于处在低能级E1的粒子数。这种 分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子 数反转分布，简称粒子数反转。如何从技术上实 现粒子数反转是产生激光的必要条件。
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• • • •
通常激光器包括三个基本部分： 激光工作物质 外界激励源 光学谐振腔
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• 激光工作物质 • 是激光器中用于发射激光的物质。作为激光的工 作介质，必须是激活介质，即在外界能源激励下， 能在介质中形成粒子数反转（若介质在外界能源 激励下破坏了热平衡，使高能级上的粒子数大于 的能级上的粒子数，这种状态称为粒子数反转态。 在这种状态下光通过介质后得到放大，这种情况 称为有光增益，此时的介质为光增益介质。）红 宝石激光器的工作物质为含铬离子的红宝石，氦 氖激光器的工作物质是气体氖（氦为辅助工作物 质），常见的氩离子激光器的工作物质是气体氩。
关于激光的简介讲解
关于激光的简介前言：激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。
它的亮度为太阳光的100亿倍。
它的原理早在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1960 年激光才被首次成功制造。
激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
该项目在华中科技大学武汉光电国家实验室和武汉东湖中国光谷得到充分体现，也在军事上起到重大作用。
一．什么是激光：激光——人类创造的神奇之光激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。
意思是“受激辐射的光放大”。
激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。
1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。
它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。
激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
激光的产生原理：受激辐射基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的一套全新的理论。
激光简介
一、激光简介
产生示意图
在泵浦源的激励下，并有合适的工作物质， 在谐振腔中实现离子束的反转，产生激光
一、激光简介
一般情况下， 绝大多数粒子 处于基态，很 稳定，而激光 产生必须实现 粒子束反转， 即激发态能级 粒子束高于基 态粒子束
原理及其示意图
一、激光简介
1960年，世界上第一台激光器诞生。激光 是一项根本性的突破。激光技术的发展，极 大地带动了相关科学研究的蓬勃发展，带来 了遍及社会和经济生活各个领域的广泛用途。 1971年：激光进入艺术世界，用于舞台光 影效果，以及激光全息摄像。英国籍匈牙利 裔物理学家Dennis Gabor凭借对全息摄像 的研究获得诺贝尔奖。
ห้องสมุดไป่ตู้
四、激光展望
以激光技术为代表的 高技术是国家科技创 新能力的集中体现和 新型产业发展的重要 基础，也是国家经济、 科技和军事竞争制高 点。
制作人： 张韶阳 学院： 物理科学与技术学院 专业： 光信息科学与技术
版权所有，盗版必究
二、激光应用
激光束可以聚焦很 小的光点，有很高 的功率密度，可以 使材料加热汽化， 进行切割，且对切 边热影响很小，基 本没有变形。
二、激光应用
利用准分子激光手术 切削角膜来进行矫正 视力，此技术有一定 的安全性，当然也不 排除风险。
二、激光应用
科研方面：用激光激发某些物质，可以得到与普 通光源不一样的发光现象。进而研究其发光机理。 此外，用激光可以实现干涉衍射等现象，根据出 现的条纹来分析所要的信息
激光简介
激光应用
激光展望
四、激光展望
与原子能、半导体、计算机一同被誉为“20世 纪四大发明”的激光技术，已走过50年发展历 程。未来激光技术将围绕普及、提高、交叉三 个方面加快发展。首先，激光在科学研究、人 民生活、国民经济等方面都会有新的成就。其 次，激光将跃上更新更高的台阶，在功率提升、 波长延伸、能量与速递增长等方面创新研发水 平。另外，激光技术将在物理、化学、材料、 生物、医疗、农业、信息技术等领域得到广泛 的交叉学科应用，成为科技前沿发展的“锐 器”。
激光技术简介及发展历程介绍
激光技术简介及发展历程介绍世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。
这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。
一、激光技术应用简介激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：1.冠钧激光加工系统。
包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2.冠钧激光加工工艺。
包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。
激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。
目前使用的激光器有YA G激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。
使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YA G激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
532nm激光倍频原理
532nm激光倍频原理532nm激光倍频原理介绍激光技术作为一种重要的光学技术，在许多领域中都得到了广泛应用。
其中，532nm激光倍频技术是一项重要的技术手段。
本文将从浅入深，逐步解释532nm激光倍频原理。
激光的基本原理1.激光简介：激光是通过受激辐射过程产生的一种高度聚焦的、高能量的、单色的光束。
2.激光产生原理：激光的产生主要由两个过程构成，即受激辐射和放大辐射。
激光倍频技术1.激光倍频简介：激光倍频是指将光波的频率提高到原来的2倍或更高，产生更短波长的激光。
2.532nm激光倍频：532nm激光是一种常见的绿光激光，在许多应用领域中需求较高。
而532nm激光倍频技术可以将其频率提高到原来的2倍，即产生266nm的紫外激光。
532nm激光倍频原理详解1.荧光物质的选择：为实现532nm激光倍频，首先需要选择合适的荧光物质，如β-BBO晶体。
2.波长调节：通过调整激光器的光路和外加电场，将532nm激光的频率调整到特定值，以匹配荧光转化的需求。
3.双倍频效应：当532nm激光通过β-BBO晶体时，由于晶体的非线性光学特性，波长减半，产生266nm的紫外激光。
4.激光束整形：通过使用适当的光学组件，可以对266nm激光进行整形，使其满足具体应用的需求。
应用领域1.生物医学：532nm激光倍频技术在生物医学中广泛应用于显微成像、荧光染料激发等领域。
2.光通信：532nm激光倍频可以提供更高的传输速率和更高的带宽，因此在光通信领域有着重要的应用价值。
结论532nm激光倍频技术是一种重要的激光技术手段，通过选择合适的荧光物质和调节激光波长，可以实现532nm激光频率的加倍，从而产生更短波长的激光。
该技术在生物医学和光通信等领域有着广泛的应用前景。
《激光产生的原理》课件
激光物理
利用激光的特点和研究光与 物质相互作用规律的一门学 科，具有深入揭示特点进行化学反应的引 发和调控，具有高效、环保 、可控性强等特点。
激光生物学
利用激光的特点和研究生物 体系结构和功能的学科，具 有深入揭示生命现象和本质 的特点。
激光的色纯度受到光学元件的 限制，难以达到完美的单色性 。
激光的相干性会导致其光束发 散角较小，传输距离有限。
未来展望
随着科技的不断发展，未来有望通过新材料、新技术的研发，提高激光的输出功率 和单色性。
探索新型的激光产生机制，如超快激光、量子级联激光等，将为科技发展带来新的 突破。
结合其他技术领域，如人工智能、物联网等，实现激光技术的智能化和网络化，拓 展其在各行业的应用前景。
《激光产生的原理》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 激光简介 • 激光产生的原理 • 激光的应用 • 激光的未来发展 • 总结
01
激光简介
激光的定义
01
激光定义：激光是由原子或分子 等物质在受到外部能量激发后， 自发辐射产生的相干光。
02
激光的产生需要满足三个基本条 件：工作物质、激励能源和光学 谐振腔。
高亮度
由于光的相干性，激光可以形 成高亮度的平行光束。
03
激光的应用
工业领域
激光切割
激光焊接
利用高能激光束对材料进行精确切割，具 有高效、精准、环保等优点。
通过激光束的高能量实现金属或非金属材 料的连接，具有焊接强度高、变形小、精 度高等特点。
激光打标
激光清洗
利用激光的高能量密度在各种材料表面进 行标记和刻蚀，具有标记清晰、耐久性好 、适用范围广等优点。
激光美容
《激光应用简介》 讲义
《激光应用简介》讲义激光，这个在现代科技中熠熠生辉的名词，已经成为了众多领域中不可或缺的一部分。
它以其独特的性质和强大的功能，为人类的生活和生产带来了巨大的变革。
激光，英文名“Laser”，是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，意思是“通过受激辐射光扩大”。
简单来说，激光是一种具有高度单色性、相干性和方向性的强光。
激光具有许多独特的性质。
首先，它的单色性极好，意味着激光的光波波长非常单一，颜色纯净。
这使得它在光谱分析、精密测量等领域有着重要的应用。
其次，激光的相干性很强，光波之间的相位关系稳定，这在干涉测量、全息技术等方面发挥着关键作用。
再者，激光的方向性极佳，能够高度集中能量，传播很远的距离而几乎不发散，这让它在通信、测距等领域大显身手。
在工业领域，激光的应用广泛且多样。
激光切割技术凭借其高精度、高速度和高质量的切割效果，在金属加工、汽车制造、航空航天等行业中得到了广泛应用。
与传统的切割方法相比，激光切割能够更精准地切割出复杂的形状，且切口光滑、无毛刺。
激光焊接也是工业生产中的重要技术，它能够实现高熔点金属的焊接，焊缝牢固、美观，适用于电子、汽车、医疗器械等领域。
此外，激光打标技术可以在各种材料表面打上永久性的标记，具有高精度、高速度和高耐久性的特点，常用于产品标识、防伪标记等。
医疗领域是激光大放异彩的另一个舞台。
激光近视手术已经成为了许多近视患者恢复清晰视力的有效手段。
通过精确地切削角膜，改变其曲率，从而矫正近视。
激光美容也逐渐受到人们的青睐，如激光祛斑、激光脱毛、激光祛皱等，能够有效改善皮肤状况，让人焕发青春光彩。
在外科手术中，激光可以用于止血、切割组织等，减少手术创伤，加快患者的恢复速度。
通信领域中，激光通信具有巨大的潜力。
由于激光的频率高、带宽大，能够承载更多的信息，实现高速的数据传输。
尤其是在太空通信中，激光通信能够克服传统无线电通信的一些限制，为未来的星际通信提供了可能。
激光原理及应用
5、医疗领域应用
（1）激光美容：激光是通过产生高能量，聚焦精确，具有 一定穿透力的单色光，作用于人体组织而在局部产生高热量 从而达到去除或破坏目标组织的目的。
各种不同波长的脉冲激光可治 疗各种血管性皮肤病及色素沉着， 如雀斑、老年斑等，以及去纹身、 洗眼线、洗眉等；而近年来一些 新型的激光仪在进行除皱、磨皮 换肤、治疗打鼾，美白牙齿等方 面取得了良好的疗效，为激光外 科开辟越来越广阔的领域。
激光控制核聚地质变勘探
4、信息领域应用
激光通信
光纤通信
5、医疗领域应用
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
我激们光国生家命的科学科研学究工主作要者包在括激 光两育方种面方内面容做，了其一大是量激而光有育成种效；的 工其作二,就近是十以年激来光, 作我为国分用析激和光检育测种 方的法工已具培来养研出究棉生花物分、子油和菜细、胞水的稻、 小结麦构、、大性豆质、、玉功能米以、及果生树物、物家理蚕 等和优生良物品化种学和的品反系应近机4制0余。种。
2012年12月13日
3、方向性强——激光束的发散角很小，几乎是一平 行的光线。 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。
10
由于激光具有方向性好、亮度高、 单色性好、相干性好等特点！！！ 因此，激光在许多领域中都得到广泛 应用......
激光的应用，按照激光探头是否与激光作用的物
质接触，分为接触式和非接触式两种工作模式；其应 用领域，主要有工业、医疗、商业、科研、信息和军 事六个领域。
激光原理及其应用简介
激光原理及其应用简介内容摘要继原子能、计算机、半导体之后，激光是上世纪人类的又一重大发明。
早在1917年，著名物理学家爱因斯坦就发现了激光的原理，但直到1958年，激光才被首次成功制造。
它一问世，即获得超乎寻常的飞快发展，不仅使古老的光学及其技术焕发青春，也生发了许多新兴的学科。
激光正以特殊的方式深刻影响着人们生活。
本文描述了激光的基本原理和特性，并在此基础上简单地介绍了激光技术在工业、信息、军事等几个领域内的重要应用及发展前景。
关键词：激光受激辐射粒子数反转相干性一、激光发展史激光技术的启蒙研究发展就完全印证了上面的话。
最早对激光做出理论研究的人是爱因斯坦，1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念，即处于高能级的原子受外来光子作用，当外来光子的频率与其跃迁频率恰好一致时，原子就会从高能级跃迁到低能级，并发射与外来光子完全相同的另一光子，新发出的光子不仅在频率方面与外来光子相一致，而且在发射方向、偏振态以及位相等方面均与外来光子相一致，因此，受激辐射具有相干性；在发生受激辐射时，一个光子变成了两个光子，利用这个特点，可实现光放大，并且能够得到自然条件下得不到的相干光。
受激辐射提出后，陆续有科学家进行研究。
如1916-1930年间拉登堡及其合作者对氖的色散的研究并于1933年绘制出色散系数随放电带电流密度变化的曲线。
1940年法布里坎特首先注意到了负吸收现象。
这一阶段发展并不迅速。
到了第二次世界大战之后，1947年兰姆和雷瑟夫指出通过粒子数反转可以受激辐射，从此激光理论的研究开始突破。
1952年帕塞尔及其合作者实现了粒子数反转，观察到了负吸收现象。
第二年，韦伯产生了利用受激辐射诱发原子或分子，从而放大电磁波的思想，进而提出了微波辐射器的原理。
1957年斯科威尔实现了固体顺磁微波激射器。
既然微波可以激发受激辐射，那么红外乃至可见光等也应该可以。
1958年汤斯和肖洛发表了著名的“红外与光学激射器”一文，1959年汤斯提出了建造红宝石激光器的建议。
激光概述
多路合成角度全息用于艺术品展示
全息激光防伪标签，已经是一个很大的产业
（2）激光全息存储
❖ 利用激光干涉原理将图文等信息记录在感光介 质上的大容量信息存储技术 通过将缩微胶片 上的影像转变为光信息，然后制出存储密度更 大的全息图 全息图是由干涉条纹组成的影像， 该条纹记录了入射光线的全部信息—振幅和相 位 阅读还原时，需在激光照射下利用条纹影 像的衍射原理使其再现
与其他种类电视(等离子体、液晶电视等)相比，激光电视在技术上具有明显优势。 据专家介绍，彩色电视机自1954年问世至本世纪初以来，一直以阴极射线管为基础， 通过提高荧光粉的发光效率、增大显示屏的尺寸、平面化荧光屏的显示表面、改进接 收和播放信号处理系统等提高彩色电视机的技术含量和增强市场竞争力。
随着科技的进步和发展，以阴极射线管作为显示器，逐步暴露出越来越多的缺点和不 足，如会产生对使用者身体健康非常有害的电磁辐射、荧光粉不能完美显示影像的颜 色、显示屏的尺寸难以做大、彩色电视机整机体积大，重量大等。
书中记载：放平了看，这是一块残缺的玻璃片，但斜向阳光看去， 就
有一个“仙人”坐在里面，仪容端庄，面色微红，双目炯炯，胸前飘着长长 的白须，头戴红色道冠，，穿紫色衣服， 右手执一柄羽毛扇，身旁还侍立 着一个童子。
姚元之在清代嘉庆、道光两朝，做官近40年，经历丰富，博学能文，著 述严谨。 囿于当时认识水平，姚元之把这一奇异现象解释为在雷雨时刻， 一位避劫的仙灵精气聚合不散，附着在玻璃上而成。
影，有坐着做祈祷的半裸体印第安人，有手捋胡子的白发老人，有带着一群 孩子的年轻妇人，还有手拿帽子、带着披风的印第安老农等。
在仅有八毫米的圣女像的双眼中，竟容纳这么多人，这在科学上是很难 解释的。 这些图像是怎样形成的? 还有待科学家们进一步考用分光镜一分为二，其中一束照到 被拍摄的景物上，称为物光束；另一束直 接照到感光胶片即全息干板上，称为参考 光束。当光束被物体反射后，其反射光束 也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄 制过程
激光物理学
激光 是20 世纪 的四 项重 大的 发明 之一
1：激光的发展史
1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了
关于激光器的经典论文，奠定了激光发展 的基础。 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司 实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台 红宝石激光器。 1965年，第一台可产生大功率激光的器件-二氧化碳激光器诞生。 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。
形形色色的激光武器
机载激光武器
激光在信息技术领域的应用
全息照相
光存储
大屏幕显示
(1) 全息照相
激光束用分光镜一分为二，其中一束照到
被拍摄的景物上，称为物光束；另一束直 接照到感光胶片即全息干板上，称为参考 光束。当光束被物体反射后，其反射光束 也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄 制过程 全息照片和普通照片截然不同
激光全息存储的优点
信息存储容量大---可达1Tb/cm3 记录速度快 记录信息不易丢失---寿命可达数百年
便于长期保存---每一碎片都包含完整信息
便于拷贝、复制
体全息信息存储
体全息信息存储原理
（3）DPL大屏幕显示
采用二极管泵浦的固体激光器，
倍频输出 红绿蓝三基色的 激光全色显示具有色彩十 分丰富多彩，亮度高、 清晰度高等优点预 计未来10年内在计算机投影仪、 大屏幕高 清晰显示和数字电视 方面得到广泛应用
速率，传输距离2-4公里 4）安全保密性强 5）协议透明 6）成本低—是光纤到楼的1/10到1/3 7）便 携性
的通信系统，即以大气为媒介的激光通信 系统 两种工作波长：850纳米 1550纳米 850纳米设备便宜，应用于传输距离短的场 合 1550纳米红外光波可被视角膜吸收，照不 到视网膜，可增大传输功率，适用于传输 距离远的场合
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
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，究竟它是如何产生的呢？以下我们将会阐释激光的基本原理。
激光的发展有很长的历史，它的原理早在 1917 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。
激光英文名是 Laser，即 Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation 的缩写。
激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。
但在阐释这个过程之前，我们必先了解物质的结构，与及光的辐射和吸收的原理。
物质由原子组成。
图一是一个碳原子的示意图。
原子的中心是原子核，由质子和中子组成。
质子带有正电荷，中子则不带电。
原子的外围布满着带负电的电子，绕着原子核运动。
有趣的是，电子在原子中的能量并不是任意的。
描述微观世界的量子力学告诉我们，这些电子会处于一些固定的「能阶」，不同的能阶对应于不同的电子能量。
为了简单起见，我们可以如图一所示，
把这些能阶想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。
此外，不同轨道最多可容纳的电子数目也不同，例如最低的轨道 (也是最近原子核的轨道) 最多只可容纳 2 个电子，较高的轨道则可容纳 8 个电子等等。
事实上，这个过份简化了的模型并不是完全正确的[1]，但它足以说明激光的基本原理。
电子可以透过吸收或释放能量从一个能阶跃迁至另一个能阶。
例如当电子吸收了一个光子[2]时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能阶 (图二 a)。
同样地，一个位于高能阶的电子也会透过发射一个光子而跃迁至较低的能阶 (图二 b)。
在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能阶的能量差相等。
由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。
当原子内所有电子处于可能的最低能阶时，整个原子的能量最低，我们称原子处于基态。
图一显示了碳原子处于基态时电子的排列状况。
当一个或多个电子处于较高的能阶时，我们称原子处于受激态。
前面说过，电子可透过吸收或释放在能阶之间跃迁。
跃迁又可分为三种形式﹕
1.自发吸收 - 电子透过吸收光子从低能阶跃迁到高能阶
(图二 a)。
2.自发辐射 - 电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁到较
低能阶。
受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。
入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能阶的能量差。
一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子
激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。
图三显示红
宝石激光的原理。
它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。
激光介质是红宝石晶体，当中有微量的铬原子。
在开始时，闪
光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中的铬原子受到激
发，最外层的电子跃迁到受激态。
此时，有些电子会透过释放
光子，回到较低的能阶。
而释放出的光子会被设于激光介质两
端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激辐射，使激光的
强度增加。
设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射，另一
面镜子则会把大部分光子反射，并让其余小部分光子穿过﹔而
穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。
产生激光还有一个巧妙之处，就是要实现所谓粒子数反转
的状态。
以红宝石激光为例 (图四)，原子首先吸收能量，跃
迁至受激态。
原子处于受激态的时间非常短，大约秒后，
它便会落到一个称为亚稳态的中间状态。
原子停留在亚稳态的
时间很长，大约是秒或更长的时间。
电子长时间留在亚稳
态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现象
称为粒子数反转。
粒子数反转是产生激光的关键，因为它使透
过受激辐射由亚稳态回到基态的原子，比透过自发吸收由基态
跃迁至亚稳态的原子为多，从而保证了介质内的光子可以增
多，以输出激光。
激光透过受激辐射产生，有以下三大特性 (图五)﹕
1.激光是单色的，在整个产生的机制中，只会产生一种波长
的光。
这与普通的光不同，例如阳光和灯光都是由多种
波长的光合成的，接近白光。
2.激光是相干的，所有光子都有相同的相，相同的偏振，它
们叠加起来便产生很大的强度。
而在日常生活中所见的
光，它们的相和偏振是随机的，相对于激光，这些光就
弱得多了。
3.激光的光束很狭窄，并且十分集中，所以有很强的威力。
相反，灯光分散向各个方向转播，所以强度很低。
以能量划分，激光可大致可分为三类，第一类是低能量激光，这类激光通常以气体为激光介质，例如在超级市场中常用的条形码扫描仪，就是用氦气和氖气作为激光介质的；第二类是中能量激光，例如在课堂上用的激光指示器；最后一类为高能量激光，一般用半导体作为激光介质，输出的功率可高达 500 mW。
用于热核聚变实验的激光
可发射出时间极短但能量极高的激光脉冲，其脉冲功率竟可达W！这激光可产生达一亿度的高温，引发微粒状的氘-氚燃料进行热核聚变。