激光器PPT课件

激光全息
Laser Hologram
PART1：激光相关知识
➢ 激光简介 ➢ 激光的应用
PART2：全息照相实验
➢ 实验原理 ➢ 参考光路 ➢ 实验过程
一、.激光简介
➢ LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ----辐射的受激发射的光放大
自由空间光通信（FSO）
➢ 用小功率红外激光束在大气中传送光信号 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
自由空间光通信（FSO）的优点
➢ 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器 用的泵浦光源和发射机用的信号光源。
➢ 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器 有850nm和1550nm两种
3 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
➢ 既能记录光波 振幅的信息，又能 记录光波相位信息 的摄影.
➢基本原理 （双光束干涉）
1：激光在军事上的应用
-----激光武器
激光武器的杀伤机理
➢ 一是烧蚀效应-局部高温 ➢ 二是激波效应➢ 三是辐射效应-强电磁场
激光武器的优点
➢ 1．无需进行弹道计算 ➢ 2．无后座 ➢ 3．操作简便，机动灵活，使用范围广 ➢ 4．无放射性污染，性价比高
形形色色的激光武器
➢ 激光枪
形形色色的激光武器
2：激光的特性
➢ 方向性好 ➢ 亮度高 ➢ 单色性好 ➢ 相干性好 光子的高简并度包括了上述四特性
方向性好
单色性好
高亮度
激光的空间相干性
激光的时间相干性
二：激光的应用
➢ 由于激光具有方向性好、亮度高、单色性 好、相干性好等特点而在许多领域得到广 泛应用：
1：军事 2：信息技术---全息照相与光存储中 3：光通信 4：医学 5：工业加工 6：物理、化学、生物的应用 7：科学研究：激光冷冻原子与原子钟、激光引发核 聚变
载激光武器
2 激光用于通讯
光通信原理示意图
光纤通讯
➢ 光通信用的激光器差不多全部是半导体激 光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米 或1550纳米LD泵浦固体激光器。
➢ 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器 用的泵浦光源和发射机用的信号光源。
➢ 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器 有850nm和1550nm两种
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。
➢ 1）快速链路部署—无需埋设光纤等待手续 ➢ 2）无需频谱许可证 ➢ 3）带宽高—支持150mb/s到10Gb/s的传输
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
➢ 光通信用的激光器差不多全部是半导体激 光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米 或1550纳米LD泵浦固体激光器。
全息照相的一些应用
➢ 全息干涉测量 ➢ 全息显微术 ➢ 全息技术在海洋学中的应用 ➢ 全息照相制作光学元件 ➢ 全息防伪技术
英女王的全息照片
全息再现用于艺术创作
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
➢ ⒉ 可以把全息照片分成若干小块，每一块 都可以完整地再现原来的物像（孙悟空似的分 身术）。
➢ ⒊ 同一张底片上，经过多次曝光后，可以 重叠许多像，而且每一个像又能不受其他像的 干扰而单独地显示出来，即一张底板能同时记 录许多景物。
➢ ⒋ 全息照片易于复制。
普通光再现、彩色立体电视、彩色立体电影等。
全息照相的摄制与再现装置
➢ 激光束用分光镜一分为二，其中一束照到 被拍摄的景物上，反射光束照射在胶片上， 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。当两束光程 适当，在胶片上形成干涉，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
全息照相的特点
➢ ⒈ 它是一个十分逼真的立体像。它和观察 到的实物完全一样，具有相同的视觉效应。
➢ 用条纹影像的衍射原理使其再现
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
➢ 注意：
➢
①
只有当外来光子的能量
h
正好
21
满足关系式
➢
h 21 E2 - E1
时，才能引起受激辐射。
➢ ② 受激辐射发出来的光子与外来光 子具有相同的频率、相同的发射方向、 相同的偏振态和相同的相位。
粒子数反转
➢ 光放大与粒子数反转
➢ 能实现粒子数反转的物质
➢ 二能级物质不能实现粒子数反转，三能 级系统实现粒子数反转有可能，四能级 系统实现粒子数反转。
➢ 激光是20世 纪的四项重 大的发明之 一
Einstein 受激辐射
➢ 处于激发态的原子，在外来光子的影响下，引
起从高能态向低能态的跃迁，并把两个状态之
间的能量差以辐射光子的形式发射出去的过
程——受激辐射。
n B nu (v ) n
21 21 2
2 21
➢ 其中B21 称为受激辐射爱因斯坦系数。