激光显示技术简介PPT课件
合集下载
激光技术PPT模板讲义
PTM运转方式： 1. 优点：脉冲宽度窄,峰值功率高 2. 缺点：能量释放时刻难以控制,脉冲噪声大,光束质量难控制
5.3.4 调Q技术的其它功能
调Q的基本功能是获得窄脉宽、高峰值功率的巨脉冲，Q开关不 仅能有效的控制激光能量和功率特性,还可以控制激光的空间和 频率特性
1. 选横模的功能:在临界激光 预激光 状态产生基横模种子,接着Q 开关完全打开,使种子放大,得到功率足够高的基横模激光，
5.4.2 调Q晶体的电极结构
1. KDP类晶体大多采用纵向应用,采用环状电极结构， 2. LN类晶体采用横向应用,采用平板电极结构，
5.4.3 对激光工作物质的要求
1. 储能密度高,上能级寿命长， 2. 抗损伤阈值高，
5.4.4 对光泵浦灯的要求
1. 效率高,与激光工作物质光谱匹配好， 2. 寿命长,可靠性高，
2. 选单纵模的功能 3. 开始时,Q开关处于不完全关闭的状态，在靠近中心频率附近
形成单纵模振荡,而后Q开关完全打开,以之为种子获得单纵模脉 冲激光输出，
第四节 设计电光调Q激光器应考虑的问题
5.4.1 调Q晶体材料的选择
1. 消光比高,晶体折射率的均匀性好 2. 透过率高， 3. 半波电压低,驱动功率低， 4. 抗破坏阈值高， 5. 晶体防潮,KDP类晶体易潮解,LN晶体不潮解
实现方式一：
1. 储能过程 首先电光晶体上不加电压,积累反转粒子数,而后在电光晶体上加 上半波电压,Q值突增,激光振荡迅速形成，
2. 释放过程 当腔内激光振荡的光子密度达到最大值时,迅速撤去晶体上的电 压,腔内存储的最大光能量瞬间透过棱镜P2而耦合输出，
实现方式二：
1. 储能过程 首先电光晶体上加/4电压,Q开关处于关闭状态,积累反转粒子 数,而后瞬间撤去电压,Q值突增,激光振荡迅速形成，
激光技术课件ppt
ppt课件
11
激光器图
ppt课件
12
ppt课件
13
（二）激光器的种类
• • • 按运转（工作）方式分，有连续波、单 脉冲、重复脉冲和波长可调激光器等； 按激励方式分，有光激励、电激励、热 激励、化学激励和核激励激光器等； 按工作物质的不同，分为固体、气体、 半导体、染料、化学和自由电子激光器 等。
ppt课件
3
二、激光的产生
受 激 吸 收
ppt课件
4
自 发 辐 射
处于激 发态上的 原子很不 稳定，回 到基态后 即会放出 原子，称 为自发辐 射。
ppt课件
5
受 激 辐 射
两个 光子在频 率、相位、 传播方向 上完全一 致。
ppt课件
6
ppt课件
7
三、激光的特性
激光具有亮度高、单色性好、方 向性好、相干性好的特点。
ห้องสมุดไป่ตู้
ppt课件
43
ppt课件
44
ppt课件
45
激光致盲武器
“军刀”(Saber)203的 激光照明系统，主要用于 照明、致盲和瞄准目标。 该装置采用镍镉电池供 电，工作波长为670纳米， 功率400毫瓦，有效照明距 离300米，重1.5磅，每枚 电池可连续运行30分钟， 100米处的光斑尺寸可在 1～10米之间变化。
ppt课件
14
激光器的种类
１、固体激光器。用固体材料作为激 光器的工作物质。这类激光器的特 点是小而坚固，功率较高。 ２、气体激光器。用气体作为激光器 的工作物质。其特点是能以脉冲和 连续两种方式工作。
ppt课件
15
ppt课件
16
激光器的种类
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
2024/3/24
25
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
2024/3/24
25
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
激光演示和显示.ppt
光机电应用技术国家教学资源库
激光演示和显示注意事项
3B类和4类的激光产品用于此目的，需要： --对必要的防护控制措施进行风险评估； --有经验的、受过良好培训的操作者操作激光产品的宜由并采取措
施使现场人员免受超过相应最大允许照射量（MPE）水平的照射。 GB7247.3中给出了激光显示和展示的具体指南。
光机电应用技术国家教学资源库
课程小结
➢ 本小节主要讲述了激光演示和显示时应注意的安全问题。
光机电应用技术国显示的激光一般是哪几类？ 2. 3B类和4类激光用于演示和显示时应注意
什么？
光机电应用技术国家教学资源库
激光演示和显示注意事项
课程：激光安全与防护 主讲教师：余靖华
光机电应用技术国家教学资源库
教学目标
了解激光演示和显示过程中需要注意的一些问题。
光机电应用技术国家教学资源库
激光演示和显示注意事项
在非监控区域，仅宜采用1类、2类或可见光3R类激光产品作为演 示、显示或娱乐用途。
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
最新激光原理-激光技术教学讲义ppt
图21.1. -73 Q开关激光脉冲建立过程
在泵浦过程的大部分时间里谐振腔处于低Q值(Qo)状态，故阈值很 高不能起振，从而激光上能级的粒子数不断积累，直至 t0时刻， 粒子数反转达到最大值△ni，在这一时刻，Q值突然升高(损耗下 降)，振荡阈值随之降低，于是激光振荡开始建立。由于此△ni >>△nt(阈值粒子反转数)，因此受激辐射增强非常迅速，激光介质 存储的能量在极短的时间
设三个振动频率分别为ν1 、 ν2 、 ν3 的三个光波沿同一方向传播，
且有关系式： ν3=3ν1，
ν2= 2ν1 , E1 = E 2 =E3 = E0
若相位未锁定，则此三个不
E(t)
v3=3v1, v2=2v1， 初相位无 规 律
E0
-E0
I(t)
v2 v3
v1
同频率的光波的初位相 1 、 2 、 3 彼此无关，如左图， 由于破坏性的干涉叠加，所
可以推得总光强：
N 2
E
2 m
该式说明了平均光强是各个纵模光强之和,每
个脉冲的宽度 约为：
1
q
假如各个模的振幅及相位都固定，也可推得输出脉冲的峰值功率
正比于
N
2
E
2 0
，因此，由于锁模，峰值功率增大了N倍。
每个脉冲的宽度
窄的锁模脉冲。
1 1 , 可见增益线宽愈宽，愈可能得到
N q
二、锁模的基本原理 先看三个不同频率光波的叠加：Ei = E0cos(2π νi t+ i ) i=1,2,3
21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速宽带海量的光通信以及网络通信并将引发一场照明技术革命小巧可靠寿命长节能半导体led发光将主导市场此外将推出品种繁多的光电子消费类产品如vcddvd数码相机新型彩电掌上电脑电子产品智能手机手持音响播放设备摄影投影和成像办公自动化光电设备如激光打印传真和复印等以及新型的信息显示技术产品如crtlcd及pdpfedoel平板显示器等并进入人们的日常生活中
《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。
16
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
激光的基本技术PPT
a2 N L
对于共焦腔的基横模来说，衍 射损耗只与菲涅耳数N有关，N 越大则衍射损耗越小。菲涅耳 数是表征谐振腔衍射损耗的一 个特征参数。
D e 2N
L
1
N D
二. 衍射损耗曲线
1. 衍射损耗与菲涅耳数N的关系一般是比较复杂的，往往写不出解析的表达式而 需要用计算机进行数字计算。因此，通常都是将计数结果画成曲线，这就是所谓 的衍射损耗曲线。 图画出了圆截面共焦腔和圆截面平行平面腔的 D～N 曲线，
4.1.1 激光单纵模的选取
2. 非均匀增宽型谱线的多纵模振荡
非均匀增宽激光器的输出一般都具有多个纵模。
3. 单纵模的选取
(1) 短腔法：
两相邻纵模间的频率差 νq c (2L)，要想得到单一纵模的输出，只要缩短腔 长，使 νq 的宽度大于增益曲线阈值以上所对应的宽度 缺点
He-Ne激光器： 荧光线宽 F 1500MHz
腔内插入F-P标准具法： 调整F-P标准具的参数，使得在增益线宽范围内，只有一个透 射峰，同时在一个透射峰谱线宽度范围内只有一个模式起振， 则可以实现单纵模工作。 即选模条件为： 1. 选择合适的标准具光学长度，使标准具的自由光谱范围与 激光器的增益线宽相当。使在增益线宽内，避免存在两个或多 个标准具的透过峰。 2. 选择合适的标准具界面反射率，使得被选纵模的相邻纵模 由于透过率低，损耗大而被抑制
基模体积问题
某一模式的模体积用来描述该模式在腔内所扩展的空间范围。 模体积大，对该模式的振荡起作用的激发态粒子数就多，因而， 输出功率大。反之，模体积小，输出功率就小。 基模体积是随腔型和g、N参数变化而变化的。 g=1-L/R N 腔的结构参数； 菲涅尔数
由谐振腔理论分析可知，当考虑对称腔情况时（R1＝R2）， 基模（TEM00）高斯光束的束腰W0可表示为： 1 L 4 0 0 [ L(2 R L)] 2 2
对于共焦腔的基横模来说，衍 射损耗只与菲涅耳数N有关，N 越大则衍射损耗越小。菲涅耳 数是表征谐振腔衍射损耗的一 个特征参数。
D e 2N
L
1
N D
二. 衍射损耗曲线
1. 衍射损耗与菲涅耳数N的关系一般是比较复杂的，往往写不出解析的表达式而 需要用计算机进行数字计算。因此，通常都是将计数结果画成曲线，这就是所谓 的衍射损耗曲线。 图画出了圆截面共焦腔和圆截面平行平面腔的 D～N 曲线，
4.1.1 激光单纵模的选取
2. 非均匀增宽型谱线的多纵模振荡
非均匀增宽激光器的输出一般都具有多个纵模。
3. 单纵模的选取
(1) 短腔法：
两相邻纵模间的频率差 νq c (2L)，要想得到单一纵模的输出，只要缩短腔 长，使 νq 的宽度大于增益曲线阈值以上所对应的宽度 缺点
He-Ne激光器： 荧光线宽 F 1500MHz
腔内插入F-P标准具法： 调整F-P标准具的参数，使得在增益线宽范围内，只有一个透 射峰，同时在一个透射峰谱线宽度范围内只有一个模式起振， 则可以实现单纵模工作。 即选模条件为： 1. 选择合适的标准具光学长度，使标准具的自由光谱范围与 激光器的增益线宽相当。使在增益线宽内，避免存在两个或多 个标准具的透过峰。 2. 选择合适的标准具界面反射率，使得被选纵模的相邻纵模 由于透过率低，损耗大而被抑制
基模体积问题
某一模式的模体积用来描述该模式在腔内所扩展的空间范围。 模体积大，对该模式的振荡起作用的激发态粒子数就多，因而， 输出功率大。反之，模体积小，输出功率就小。 基模体积是随腔型和g、N参数变化而变化的。 g=1-L/R N 腔的结构参数； 菲涅尔数
由谐振腔理论分析可知，当考虑对称腔情况时（R1＝R2）， 基模（TEM00）高斯光束的束腰W0可表示为： 1 L 4 0 0 [ L(2 R L)] 2 2
激光技术ppt课件
超快激光技术面临的挑战主要包括如何提高激光器的重复 频率和稳定性，如何降低制造成本和提高生产效率，以及 如何解决超快激光对材料和环境的影响等问题。
光子晶体与光子集成电路
光子晶体是指具有光子带隙的人工微结构材料，能够控制光子在特定频率范围内 的传播。光子集成电路则是指将光子器件集成在一块芯片上，实现光子器件之间 的相互作用和光子信号的处理。
光动力治疗
利用特定波长的激光激活 光敏剂，产生光化学反应 ，杀伤病变细胞，常用于 治疗肿瘤等疾病。
激光美容
利用激光的能量对皮肤进 行美白、祛斑、除皱等治 疗，具有无创、无痛、无 副作用等优点。
激光雷达
激光雷达测距
利用激光对目标进行测距，具有精度 高、响应速度快等优点，常用于地形 测绘、无人驾驶等领域。
光器。
激光器的性能参数
输出功率
表示激光器的输出能量，单位 为瓦特。
光束质量
表示激光束的发散角、光束直 径和光束质量因子等参数。
波长与光谱宽度
表示激光的频率范围和光谱宽 度。
稳定性与可靠性
表示激光器的稳定性和可靠性 ，包括温度稳定性、寿命和故
障率等参数。
03 激光技术的基本特性
激光的相干性
相干性定义
相干性描述了光波之间的相互影响和关联程度。在激光中，相干性 是指光波在时间和空间上的有序性和规则性。
相干性的重要性
相干性决定了激光的干涉和衍射现象，是实现激光高精度、高效率 加工的关键因素。
相干性的应用
利用激光的相干性，可以实现干涉测量、光学通信、全息成像等技 术。
激光的偏振性
偏振性的定义
偏振性是指光波的电矢量或磁矢 量在传播方向上的振动特性。在 激光中，偏振态是指光波电矢量
光子晶体与光子集成电路
光子晶体是指具有光子带隙的人工微结构材料，能够控制光子在特定频率范围内 的传播。光子集成电路则是指将光子器件集成在一块芯片上，实现光子器件之间 的相互作用和光子信号的处理。
光动力治疗
利用特定波长的激光激活 光敏剂，产生光化学反应 ，杀伤病变细胞，常用于 治疗肿瘤等疾病。
激光美容
利用激光的能量对皮肤进 行美白、祛斑、除皱等治 疗，具有无创、无痛、无 副作用等优点。
激光雷达
激光雷达测距
利用激光对目标进行测距，具有精度 高、响应速度快等优点，常用于地形 测绘、无人驾驶等领域。
光器。
激光器的性能参数
输出功率
表示激光器的输出能量，单位 为瓦特。
光束质量
表示激光束的发散角、光束直 径和光束质量因子等参数。
波长与光谱宽度
表示激光的频率范围和光谱宽 度。
稳定性与可靠性
表示激光器的稳定性和可靠性 ，包括温度稳定性、寿命和故
障率等参数。
03 激光技术的基本特性
激光的相干性
相干性定义
相干性描述了光波之间的相互影响和关联程度。在激光中，相干性 是指光波在时间和空间上的有序性和规则性。
相干性的重要性
相干性决定了激光的干涉和衍射现象，是实现激光高精度、高效率 加工的关键因素。
相干性的应用
利用激光的相干性，可以实现干涉测量、光学通信、全息成像等技 术。
激光的偏振性
偏振性的定义
偏振性是指光波的电矢量或磁矢 量在传播方向上的振动特性。在 激光中，偏振态是指光波电矢量
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。
138《激光》PPT课件
138《激光》PPT课件
contents
目录
• 激光基本原理与特性 • 激光技术应用领域 • 激光安全与防护知识 • 典型案例分析与实践操作演示 • 前沿科技进展与未来趋势展望 • 总结回顾与课程考核要求说明
01
激光基本原理与特性
激光产生原理
原子能级与跃迁
原子内部存在不同能级，当原子 受到外界能量激发时，电子从低 能级跃迁到高能级，形成激发态
量子点激光器
利用量子点材料实现高效率、低阈值的激光输出，应用于显示、 照明等领域。
拓扑物态激光器
利用拓扑物态材料实现鲁棒性强的激光输出，应用于光通信、光计 算等领域。
前沿科技与激光技术的融合
探讨量子计算、生物光子学等前沿科技与激光技术的融合，展望未 来激光技术的发展方向和应用前景。
06
总结回顾与课程考核要求说明
THANKS
感谢观看
激光对眼睛的危害
直接照射或反射光可能导致视 网膜损伤，甚至失明。
激光对皮肤的危害
高能量激光照射可能导致皮肤 烧伤、色素沉着等。
激光对设备的危害
激光可能干扰或损坏电子设备， 如摄像头、传感器等。
风险评估
根据激光的功率、波长、照射 时间等因素，评估其对人员和
设备的潜在危害。
安全防护措施与方法
限制激光使用范围
激光美容
利用激光技术进行皮肤美 容，如祛斑、嫩肤、脱毛 等。
通信技术中的应用
光纤通信
空间光通信
利用激光在光纤中传输信息，具有传 输容量大、速度快、保密性好等优点。
利用大气中的激光束进行信息传输， 具有无需铺设线路、灵活性强等优点。
激光雷达
通过发射激光束并接收反射信号来探 测目标，具有高分辨率、抗干扰能力 强等特点。
contents
目录
• 激光基本原理与特性 • 激光技术应用领域 • 激光安全与防护知识 • 典型案例分析与实践操作演示 • 前沿科技进展与未来趋势展望 • 总结回顾与课程考核要求说明
01
激光基本原理与特性
激光产生原理
原子能级与跃迁
原子内部存在不同能级，当原子 受到外界能量激发时，电子从低 能级跃迁到高能级，形成激发态
量子点激光器
利用量子点材料实现高效率、低阈值的激光输出，应用于显示、 照明等领域。
拓扑物态激光器
利用拓扑物态材料实现鲁棒性强的激光输出，应用于光通信、光计 算等领域。
前沿科技与激光技术的融合
探讨量子计算、生物光子学等前沿科技与激光技术的融合，展望未 来激光技术的发展方向和应用前景。
06
总结回顾与课程考核要求说明
THANKS
感谢观看
激光对眼睛的危害
直接照射或反射光可能导致视 网膜损伤，甚至失明。
激光对皮肤的危害
高能量激光照射可能导致皮肤 烧伤、色素沉着等。
激光对设备的危害
激光可能干扰或损坏电子设备， 如摄像头、传感器等。
风险评估
根据激光的功率、波长、照射 时间等因素，评估其对人员和
设备的潜在危害。
安全防护措施与方法
限制激光使用范围
激光美容
利用激光技术进行皮肤美 容，如祛斑、嫩肤、脱毛 等。
通信技术中的应用
光纤通信
空间光通信
利用激光在光纤中传输信息，具有传 输容量大、速度快、保密性好等优点。
利用大气中的激光束进行信息传输， 具有无需铺设线路、灵活性强等优点。
激光雷达
通过发射激光束并接收反射信号来探 测目标，具有高分辨率、抗干扰能力 强等特点。
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。
激光技术ppt课件
自发辐射跃迁示意图
• 3.光的受激吸收
当原子系统受到外来的能量为hv21的光子作用下，如果hv21 ＝ E2－ E1 ，则处于低能级E1上的原子由于吸收一个能量为hv21的 光子而受到激发，跃迁到高能级E2上去的过程。
特点
➢原子的受激吸收几率与外 界辐射场的频率有关
入射光
受激吸收跃迁示意图
• 4.光的受激辐射
该领域的有关诺贝尔奖
1971: Dennis Gabor, 激光全息术
1981: 洛.布隆姆贝根, 激光光谱学
该领域的有关诺贝尔奖
1997: 朱棣文、科昂-塔努吉（Cloder Cohen Tanuky、菲利普 斯（Felipus，William） 激光冷却和陷俘原子
该领域的有关诺贝尔奖
• 2005：罗伊·格劳伯，对光学相干的量子理论的贡献
➢光的受激辐射和自发辐射的区别：
原子受激辐射的光与外来的引起 受激辐射的光有相同的频率、位 相、偏振及传播方向。
普通灯光与激光的比较
• 5.粒子数反转状态
例：红宝石激光器的工作原理
• 激光器的组成结构
1. 工谐振腔的结构与作用
泵浦光
•工作物质
输出激 光
➢1954年，美国的汤斯(Charles H.Towns)、苏联的巴索夫(Nikolai G.Basov)和普 洛霍洛夫(Aleksander M.Prokhorov)第一次实现了氨分子微波量子振荡器(Maser), 抛弃了利用自由电子与电磁场的相互作用实现电磁波的放大和振荡，利用原 子或分子中的束缚电子与电磁场的相互作用来放大电磁波。
•历 史 回 顾
➢20世纪50年代初， 电子学和微波技术的应用提出将 无线电技术从微波推向光波的要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
-15-
第6章 激光显示技术
3．半导体激光器 半导体激光器是以半导体为工作物质的激光器。
常用的半导体激光器材料是CaAs（砷化镓）、CdS （硫化镉）、PbSnTe（碲锡铅）等。半导体激光 器有超小型、高效率、结构简单、价格便宜等一 系列特点。在光纤通信、激光唱片、光盘、数显 等领域有广泛应用。
-16-
激光显示技术简介
Sang Jian Mech. Design Part APP Department
2012.09
整体概述
概况一
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况二
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况三
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
-2-
引言 激光显示技术的原理 激光显示技术的类型 激光显示技术的应用 激光显示技术的未来
-7-
半导体泵浦固体激光器的优势 1、低功耗：传统的灯泵浦激光器的转换效率大约只有
3%左右，泵浦灯的发出的能量大部分转换成了热能，造成 了极大的能源浪费。而半导体泵浦固体激光器所用的二极 管发出固定的，被激光晶体吸收的808nm波长的激光，光 光转换效率可高达40%以上，大大减少了运行成本。
2、性能可靠、寿命长：激光二极管的寿命大大长于闪 光灯，达15000小时以上，闪光灯的寿命只有300—1000 小时。激光半导体的泵浦能量稳定性好，比闪光灯泵浦优 一个能量级，性能可靠，可制成全固化器件。运行寿命长， 成为至今为止唯一无需维护的激光器，尤其适用于大规模 生产线。
-3-
激光显示——引言
黑白时代
1G
CRT
标准彩色时代
2G
CRT
高清时代
3G
LCD/PDP
大色域时代
4G
OLED/ Laser TV
黑白单色 标清
模拟 小尺寸
标准彩色 中尺寸
Full Color 大色域 高清 数字
大尺寸
激光显示技术的时代
-4-
激光显示——引言
激光
定向发光
-5-
激光显示——引言
激 光 显 示
光器、半导体激光器、液体激光器、化学激光器和自由电子激 光器等。 1. 气体激光器
气体激光器又可分为原子、分子、离子气体激光器3大类。原 子气体激光器中，产生激光作用的是没有电离的气体原子，其 典型代表是氦氖激光器。分子气体激光器中，产生激光作用的 是氦是没分氩有 子离电 （子N离（2） A的r+激气）光体和器分氦和子镉准，（分分He子子-C激激d）光光离器器子。的激离典光子型器激代。光表器是的CO典2激型光代器表、
3、输出光束质量好：由于半导体泵浦激光的高转换效 率，减少了激光工作物质的热透镜效应，大大改善了激光 器的输出光束质量，激光光束质量已接近理论极限。
-8-
（一）激光器的结构 激光器是产生激光的装置。它主要由工作物质、
激励源和谐振腔三部分组成。
-9-
-10-
-11-
第6章 激光显示技术
6.1.3 常用激光器 激光按其产生的工作物质的不同可分为气体激光器、固体激
-17-
第6章 激光显示技术
染料激光器的特点如下： （1）激光波长可调谐且调谐范围宽广，它的辐射波长已覆盖
了从紫外321 nm至近红外1.3 µm谱线范围，一些染料激光波 长连续可调范围达上百纳米。 （2）可产生极短的超短脉冲，脉冲宽度可压缩到3×10－15s 。 （3）可获得窄的谱线宽度，线宽可达6×10－5 nm，连续染料 激光可达10－6 nm。
成本低等特点。由于气体原子（分子）的浓度低，一般不利于做成小 尺寸大能量的脉冲激光器。
由于气体激光器具有以上优点，已经被广泛应用于准直、导向、 计量、材料加工、全息照相以及医学、育种等领域。
-13-
第6章 激光显示技术
2．固体激光器
固体激光器是将产生激光的粒子掺于固体基质中。工作物质的 物理、化学性能主要取决于基质材料，而它的光谱特性则主要由 发光粒子的能级结构决定，但发光粒子受基质材料的影响，其光 谱特性将有所变化。固体工作物质中，发光粒子（激活离子）都 是液体激光器 液体激光器可分为两类：有机化合物液体（染料）
激光器（简称染料激光器）和无机化合物液体激光器 （简称无机液体激光器）。虽然都是液体，但它们的受 激发光机理和应用场合却有着很大的差别。染料激光器 已获得了广泛的应用，已发现有实用价值的染料约有上 百种，最常用的有若丹明6G、隐花青、豆花素等。
半导体泵浦固体激光器简介 半导体泵浦固体激光器（英文全称：Diode Pump Solid State
Laser），是近年来国际上发展最快，应用较广的新型激光器。该类 型的激光器利用输出固定波长的半导体激光器代替了传统的氪灯或氙 灯来对激光晶体进行泵浦，从而取得了崭新的发展，被称为第二代的 激光器。这是一种高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧 凑小型化的第二代新型固体激光器，目前在空间通讯，光纤通信，大 气研究，环境科学，医疗器械，光学图象处理，激光打印机等高科技 领域有着独具特色的应用前景。
半导体激光二极管
半导体泵浦固体激光器
-6-
半导体激光器
20世纪80年代中期以来，半导体制造技术的发展以及与激光技术的结 合，催生了半导体激光二极管，这类兼具半导体和激光器特性的激光 源，具有更高的峰值功率和较低的能耗，且它的发射脉宽也较窄，本 身不需要温度和光学补偿，比传统的发射光源具有明显的优势
-14-
第6章 激光显示技术
固体激光器的突出特点是：产生激光的粒子掺于 固体物质中，浓度比气体大，因而可获得大的激 光能量输出，单个脉冲输出能量可达上万焦耳， 脉冲峰值功率可达1013～1014 W/cm2，因固体热效 应严重，连续输出功率不如气体高。但是固体激 光器具有能量大、峰值功率高、结构紧凑、牢固 耐用等优点，已广泛应用于工业、国防、医疗、 科研等方面。
-12-
第6章 激光显示技术
气体激光器有以下特点： （1）发射的谱线分布在一个很宽的波长范围内，已经观测到的激光谱
线不下万余条，波长几乎遍布了从紫外到远红外整个光谱区。 （2）气体工作物质均匀性较好，使得输出光束的质量较高。 （3）气体激光器很容易实现大功率连续输出，如CO2激光器目前可达
万瓦级。 （4）气体激光器还具有转换效率高、工作物质丰富、结构简单和器件
第6章 激光显示技术
3．半导体激光器 半导体激光器是以半导体为工作物质的激光器。
常用的半导体激光器材料是CaAs（砷化镓）、CdS （硫化镉）、PbSnTe（碲锡铅）等。半导体激光 器有超小型、高效率、结构简单、价格便宜等一 系列特点。在光纤通信、激光唱片、光盘、数显 等领域有广泛应用。
-16-
激光显示技术简介
Sang Jian Mech. Design Part APP Department
2012.09
整体概述
概况一
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况二
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
概况三
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
-2-
引言 激光显示技术的原理 激光显示技术的类型 激光显示技术的应用 激光显示技术的未来
-7-
半导体泵浦固体激光器的优势 1、低功耗：传统的灯泵浦激光器的转换效率大约只有
3%左右，泵浦灯的发出的能量大部分转换成了热能，造成 了极大的能源浪费。而半导体泵浦固体激光器所用的二极 管发出固定的，被激光晶体吸收的808nm波长的激光，光 光转换效率可高达40%以上，大大减少了运行成本。
2、性能可靠、寿命长：激光二极管的寿命大大长于闪 光灯，达15000小时以上，闪光灯的寿命只有300—1000 小时。激光半导体的泵浦能量稳定性好，比闪光灯泵浦优 一个能量级，性能可靠，可制成全固化器件。运行寿命长， 成为至今为止唯一无需维护的激光器，尤其适用于大规模 生产线。
-3-
激光显示——引言
黑白时代
1G
CRT
标准彩色时代
2G
CRT
高清时代
3G
LCD/PDP
大色域时代
4G
OLED/ Laser TV
黑白单色 标清
模拟 小尺寸
标准彩色 中尺寸
Full Color 大色域 高清 数字
大尺寸
激光显示技术的时代
-4-
激光显示——引言
激光
定向发光
-5-
激光显示——引言
激 光 显 示
光器、半导体激光器、液体激光器、化学激光器和自由电子激 光器等。 1. 气体激光器
气体激光器又可分为原子、分子、离子气体激光器3大类。原 子气体激光器中，产生激光作用的是没有电离的气体原子，其 典型代表是氦氖激光器。分子气体激光器中，产生激光作用的 是氦是没分氩有 子离电 （子N离（2） A的r+激气）光体和器分氦和子镉准，（分分He子子-C激激d）光光离器器子。的激离典光子型器激代。光表器是的CO典2激型光代器表、
3、输出光束质量好：由于半导体泵浦激光的高转换效 率，减少了激光工作物质的热透镜效应，大大改善了激光 器的输出光束质量，激光光束质量已接近理论极限。
-8-
（一）激光器的结构 激光器是产生激光的装置。它主要由工作物质、
激励源和谐振腔三部分组成。
-9-
-10-
-11-
第6章 激光显示技术
6.1.3 常用激光器 激光按其产生的工作物质的不同可分为气体激光器、固体激
-17-
第6章 激光显示技术
染料激光器的特点如下： （1）激光波长可调谐且调谐范围宽广，它的辐射波长已覆盖
了从紫外321 nm至近红外1.3 µm谱线范围，一些染料激光波 长连续可调范围达上百纳米。 （2）可产生极短的超短脉冲，脉冲宽度可压缩到3×10－15s 。 （3）可获得窄的谱线宽度，线宽可达6×10－5 nm，连续染料 激光可达10－6 nm。
成本低等特点。由于气体原子（分子）的浓度低，一般不利于做成小 尺寸大能量的脉冲激光器。
由于气体激光器具有以上优点，已经被广泛应用于准直、导向、 计量、材料加工、全息照相以及医学、育种等领域。
-13-
第6章 激光显示技术
2．固体激光器
固体激光器是将产生激光的粒子掺于固体基质中。工作物质的 物理、化学性能主要取决于基质材料，而它的光谱特性则主要由 发光粒子的能级结构决定，但发光粒子受基质材料的影响，其光 谱特性将有所变化。固体工作物质中，发光粒子（激活离子）都 是液体激光器 液体激光器可分为两类：有机化合物液体（染料）
激光器（简称染料激光器）和无机化合物液体激光器 （简称无机液体激光器）。虽然都是液体，但它们的受 激发光机理和应用场合却有着很大的差别。染料激光器 已获得了广泛的应用，已发现有实用价值的染料约有上 百种，最常用的有若丹明6G、隐花青、豆花素等。
半导体泵浦固体激光器简介 半导体泵浦固体激光器（英文全称：Diode Pump Solid State
Laser），是近年来国际上发展最快，应用较广的新型激光器。该类 型的激光器利用输出固定波长的半导体激光器代替了传统的氪灯或氙 灯来对激光晶体进行泵浦，从而取得了崭新的发展，被称为第二代的 激光器。这是一种高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧 凑小型化的第二代新型固体激光器，目前在空间通讯，光纤通信，大 气研究，环境科学，医疗器械，光学图象处理，激光打印机等高科技 领域有着独具特色的应用前景。
半导体激光二极管
半导体泵浦固体激光器
-6-
半导体激光器
20世纪80年代中期以来，半导体制造技术的发展以及与激光技术的结 合，催生了半导体激光二极管，这类兼具半导体和激光器特性的激光 源，具有更高的峰值功率和较低的能耗，且它的发射脉宽也较窄，本 身不需要温度和光学补偿，比传统的发射光源具有明显的优势
-14-
第6章 激光显示技术
固体激光器的突出特点是：产生激光的粒子掺于 固体物质中，浓度比气体大，因而可获得大的激 光能量输出，单个脉冲输出能量可达上万焦耳， 脉冲峰值功率可达1013～1014 W/cm2，因固体热效 应严重，连续输出功率不如气体高。但是固体激 光器具有能量大、峰值功率高、结构紧凑、牢固 耐用等优点，已广泛应用于工业、国防、医疗、 科研等方面。
-12-
第6章 激光显示技术
气体激光器有以下特点： （1）发射的谱线分布在一个很宽的波长范围内，已经观测到的激光谱
线不下万余条，波长几乎遍布了从紫外到远红外整个光谱区。 （2）气体工作物质均匀性较好，使得输出光束的质量较高。 （3）气体激光器很容易实现大功率连续输出，如CO2激光器目前可达
万瓦级。 （4）气体激光器还具有转换效率高、工作物质丰富、结构简单和器件