激光器的基本结构_激光器的基本构造特点
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激光器一般包括以下部分。
1、激光工作介质
激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是常体、液体、固体或半导体。在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转世非常有利的。现有工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外，非常广泛。
作为激光器的核心，是由激活粒子（都为金属）和基质两部分组成，激活粒子的能级结构决定了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性，基质主要决定了工作物质的理化性质。根据激活粒子的能级结构形式，可分为三能级系统（例如红宝石激光器）与四能级系统（例如Er：YAG激光器）。工作物质的形状目前常用的主要有四种：圆柱形（目前使用最多）、平板形、圆盘形及管状。
2、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。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；还有热激励、化学激励等。各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。
泵浦源能够提供能量使工作物质中上下能级间的粒子数翻转，目前主要采用光泵浦。泵浦光源需要满足两个基本条件：有很高的发光效率和辐射光的光谱特性应与工作物质的吸收光谱相匹配。常用的泵浦源主要有惰性气体放电灯、太阳能及二极管激光器。其中惰性气体放电灯是当前最常用的，太阳能泵浦常用在小功率器件，尤其在航天工作中的小激光器可用太
阳能最为永久能源，二极管(LD)泵浦是目前固体激光器的发展方向，它集合众多优点于一身，已成为当前发展最快的激光器之一。LD泵浦的方式可以分为两类，横向：同轴入射的端面泵浦；纵向:垂直入射的侧面泵浦。LD泵浦的固体激光器有很多优点，寿命长、频率稳定性好、热光畸变小等等，当然最突出的优点是泵浦效率高，因为它泵浦光波长与激光介质吸收谱严格匹配。
3、聚光系统
聚光腔的作用有两个，一个是将泵浦源与工作物质有效的耦合；另一个是决定激光物质上泵浦光密度的分布，从而影响到输出光束的均匀性、发散度和光学畸变。工作物质和泵浦源都安装在聚光腔内，因此聚光腔的优劣直接影响泵浦的效率及工作性能。椭圆柱聚光腔是目前小型固体激光器最常采用的。
4、光学谐振腔：由全反射镜和部分反射镜组成，是固体激光器的重要组成部分。光学谐振腔除了提供光学正反馈维持激光持续振荡以形成受激发射，还对振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光的高单色性和高定向性。最简单常用的固体激光器的光学谐振腔是由相向放置的两平面镜（或球面镜）构成。
5、冷却与滤光系统：是激光器必不可少的辅助装置。固体激光器工作时会产生比较严重的热效应，所以通常都要采取冷却措施。主要是对激光工作物质、泵浦系统和聚光腔进行冷却，以保证激光器的正常使用及器材的保护。冷却方法有液体冷却、气体冷却和传导冷却，但目前使用最广泛的是液体冷却方法。要获得高单色性的激光束，滤光系统起了很大的作用。滤光系统能够将大部分的泵浦光和其他一些干扰光过滤，使得输出的激光单色性非常好。
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山西大学 物理电子工程学院实验论文 半导体激光器稳频系统的动态特性研究 学院：物理电子工程学院 专业：光信息科学与技术 导师：王彦华 姓名：杜小娇任思宇 学号：2013274002 20132740
半导体激光器稳频系统的动态特性研究 摘要：本实验在现代社会中自动控制系统技术的启发下，考虑到目前激光技术的发展前景广阔，应用也比较广泛，决定将用类似的方法研究激光器稳频系统的动态特性。在闭环系统中通过不同干扰信号的扰动，观察整个系统的响应，最终得到传递函数，进而分析出该系统的幅频和相频特性。关键字：激光器稳频系统干扰信号传递函数幅频特性相频特性 （一）引言 提高激光器系统稳定性在激光技术、超精密加工、测量设备量子信息等诸多科技前沿领域有着举足轻重的地位。影响激光系统稳定性的因素有很多，例如激光器、气压、震动等。如果激光器系统的稳定性提高到十几个小时乃至更高，那么对于恶劣环境的干扰就可以得以消除，更有利于实验的进行。对于激光器稳定性的研究更显得尤为重要，在激光器输出功率稳定性[1-2]的系统中，都实现了激光器输出功率的长期稳定性。在山西大学[3-6]也有很多实验需要建立在稳定系统来进一步发展。二阶闭环系统稳定的研究过程中针对信号及信号处理[7-8]已经有了较为成熟的一系列体系。因此，结合自动控制理论研究激光器系统及其动态响应，以实验结果为依据，对特定环境下激光器的结构设计的优化以及环路的参数的确定和调试，进行数学建模，从而提供更科学的处理方案，并给出一些的针对性的建议是非常重要的研究工作。 （二）实验原理 2.1半导体激光器（ECDL） 激光器的种类很多，分类的依据也有很多。其中根据其增益介质的不同可分为气体激光器、固体激光器、光纤激光器、染料激光器以及半导体激光器。半导体激光器因其结构紧凑、操作简单、便于集成、价格低廉、功耗低、工作波长范围大等优点而被广泛应用于冷原子物理、量子操控等前沿研究和高分辨率光谱，高精度测量很多技术领域。因此实验中将对半导体激光器稳定性进行了研究与分析。 我们在实验中为了更好控制半导体中发光二极管发出的光经谐振腔不断放大后发射出激光的不同模式，采用了光栅反馈式选模。光栅对激光有色散的作用，进而不同波长的波可以清楚辨别，通过调节光栅的角度，进而可以实现不同频率的激光反馈回激光器中。
作文构思布局的三种基本结构 一．作文的构思（结构布局）法 构思是指在动笔作文前，对文章的内容、表达方式和结构层次的总体设计。就是我们平常所说的先写什么、后写什么、哪里详写、哪里略写的问题。它是作文过程中的一种创造性的复杂的思维活动。具体地说，文章构思就是对选材过程中所选的材料作分解和组装，使之有序化、审美化的思维过程，因为每个人的大脑的思维方式不同，所以分解和组装的方式也呈现多种多样，这里介绍几种大家常用的构思法，以打开同学们构思的路子。 1、一字（词）贯穿构思法 一字（词）贯穿，是提在构思文章时，选择一个和中心思想紧密相关的关键字或词连接文章的所有材料，从而形成文章的骨架。如《背影》一文，就是采用一词贯穿构思法，文章从始至终以“背影”一词不达意贯穿全文，使读者深深体会到一颗慈父心，体会到父子之间的深情。运用此法，要注意文章要扣紧一个字或词来写，只有这样，才有条件以此为辐射点，进行多角度的思维，才有利于有层次地、深入地进行描述或抒情，使文章丰满而有韵味。如微笑，目光，声音等类的写作。 2、排比组合构思法 排比组合，是指在题目规定的范围内，根据表达主题的需要，选择几个生动的典型的人物、事件或景物的片断排比组合成文来表现一个主题的构思方法。用这种方法构思的记人、叙事、写景的文章，可以在较短的篇幅内，多角度、多侧面地表现人物、叙述事件、描写景物。 运用排比组合的构思法需要注意的是： A、所组合的片断的形式要统一：或者是人物形象的一系列片断组合，或者是事件的一系列片断组合，或者是景物的一系列片断组合等。 B、片断本身的叙述必须是具体的、生动的、形象的。 C、片断可以是横向排列，也可以是纵向排列。横向的排列要安排好主次、实虚的关系，纵向的排列要注意时间的先后顺序。 格式分类： A并列式排比B递进式排比（如《感受自然》和《我读三国》）C小标题或镜头式排比 3、纵横对比构思法 纵横对比，是指将对立的人物、事件、景物放在同一篇文章中来叙写的一种构思方法。运用这种方法构思，形成鲜明的反差，给读者留下极深的印象。或动静对比，或美丑相映，或真假相衬，或善恶对立，或冬夏对比，或天地对照等等。如通过两篇日记或书信写同一件事中的两个不同人的相同或不同的感受。 我的视线 ――记一把蓝色的雨伞 我的视线，这么久以来都不得不为一把蓝色的雨伞所牵绊…… 那蓝色，明彻如天空。 小时候的那些下雨天，妈妈总撑着一把蓝色的雨伞来学校接我，我的头顶是一片蓝色，肩膀也笼罩于一片蓝色之中，触目所及都是一片蓝色的无雨的天空。 后来的一个下雨天，矮小的我抬头和妈妈说话，却发现妈妈的那一半天空是一片阴沉的灰色，风夹杂着雨滴，落入妈妈灰色的天空，妈妈的肩膀湿了，额前的头发也湿了，而我，依旧置身于一片蓝色的无雨的天空。
实验6-1 脉冲固体激光器输出特性研究 固体激光器是指以某些晶体或特种玻璃为工作物质的激光器。目前，世界上找到的能产生激光的固体物质有几十种，但应用比较成熟的只有钇铝石榴石（YAG：Nd3+）红宝石、钕玻璃等。 固体激光器有连续和脉冲两种工作方式。连续激光器能长时间持续输出稳定的激光，功率从几毫瓦到几百瓦，脉冲激光器又可分为单脉冲激光器及重复频率激光器。前者几秒钟发射一个脉冲，后者一秒钟发射几个到几十个脉冲，激光持续时间为毫秒级，功率为千瓦级。 在脉冲激光器上加一个调Q装置就成为巨脉冲激光器，它可以使激光脉冲缩短到纳秒（10-9s）数量级，从而大大提高了脉冲功率（兆瓦数量级）。近年来出现的锁模技术的激光器——锁模激光器，其激光脉冲为皮秒（10-12s），甚至达到飞秒（10-15s）数量级，脉冲功率有很大增加。 固体激光器能输出连续激光或功率高的激光脉冲，从而产生用通常方法难以达到的局部超高温、超高压，因而应用越来越广泛。在工业上用来打钟表钻石和喷丝头上的微孔，切割和焊接难熔金属。在医疗上常用固体激光消除肿瘤以及作手术激光刀等。以固体激光器为核心的激光测距仪和激光雷达广泛用于测量和国防上。科学研究上常用固体激光器作为强光源实现动态全息摄影。大能量的激光器还可以用来引发核聚变、探索受控热核反应等，前景十分广阔。 激光技术的飞速发展和广泛应用使得激光已成为高校中越来越多的学科、专业学习和研究的重要课题。激光器的结构、工作原理，激光的形成条件及其性能和基本参数的检验与测定是非常必要的。 【实验目的】 1、了解脉冲固体激光器的基本结构和基本原理，并练习调整激光器谐振腔，使其输出激光。 2、测定脉冲激光器的输出特性曲线，找出光泵能量阈值，计算出激光器的绝对效率和斜效率。 3、测定激光器输出光束的发散角。 【实验原理】 （一）固体激光器的基本结构和工作原理 激光，其英文为Laser，全名为Light amplification by stimulated emission of radiation，全名译为辐射的受激发光放大。这很好地概括了激光产生的机制。激光器就是根据激光产生的机制而设计的。它由工作物质，泵浦系统和光学谐振腔等部分组成。实验所用Y AG激光器的结构如图6-1-1所示。
程序三种基本结构教案 设计者：李明昊执教者：李明昊学号：0610220007 时间：2007年12月27日 一、教材内容 选自河北教育出版社、河北教育音像出版社出版的《信息技术2》（初中二年级）第三单元第十二课第2小节，具体内容如下： 1、顺序结构就是各运算步骤按照顺序依次执行，分支中重复的程序结构。 2、选择结构又叫分支结构，当程序执行到某一步时，会到一个条件判断，这个条件有几个结论就会有几个分支，程序会根据不同结论执行相应的分支。 3、活动：设计判断闰年的程序。 4、循环结构：程序执行到某一步后，会遇到一个条件，满足了条件，循环体就被执行;反之，程序会跳过这个循环体而继续向下执行，并且控制条件决定着循环的次数。 5、活动：编写画同心圆程序。 二、学生特征分析 1、该课程的对象为初中二年级的学生。（由本班大二同学模拟） 2、同学在以前的学习中已掌握了用流程图描述算法，同时也对VB有了一定的感性 认识。 3、学生对那些照本宣科的理论在学习上并不会有太大的兴趣，所以要以一种大家喜 欢的、活泼的形式进行教学。 三、教学内容与学习水平的分析与确定 3、分析教学的重点与难点 1）、教学重点 程序设计中的三种基本结构及应用它们通过流程图来画出一些简单问题的解决方法。 2）、教学难点： 如何让学生能更好的认识、理解三种结构，同时应用到实际问题中，使同学们习
惯用计算机的逻辑方式解决问题 注：1、媒体在教学中的作用分为：A、展示事实；B、创设情景；C、提供示范；D、呈现过程，解释原理； E、设疑思辨，解决问题； F、其他。 2、媒体使用方式包括：A、设疑——播放——讲评；B、讲解——播放——概括；C、讲解——播放——举例；D、边播放，边讲解；E、复习巩固；F、其他。 PPT设计：见PPT
半导体激光器输出特性的影响因素 半导体激光器是一类非常重要的激光器，在光通信、光存储等很多领域都有广泛的应用。下面我将探讨半导体激光器的波长、光谱、光功率、激光束的空间分布等四个方面的输出特性，并分析影响这些输出特性的主要因素。 1． 波长 半导体激光器的发射波长是由导带的电子跃迁到价带时所释放出的能量决定的，这个能量近似等于禁带宽度Eg(eV)。 hf=Eg f(Hz)和λ(μm)分别为发射光的频率和波长 且c=3×108m/s ，h=6.628×10?34J ·s ，leV=1.60×10?19J 得 决定半导体激光器输出光波长的主要因素是半导体材料和温度。 不同半导体材料有不同的禁带宽度Eg ，因而有不同的发射波长λ：GaAlAs-GaAs 材料适用于0.85μm 波段，InGaAsP-InP 材料适用于1.3~1.55μm 波段。 温度的升高会使半导体的禁带宽度变小，导致波长变大。 2． 光功率 半导体激光器的输出光功率 其中I 为激光器的驱动电流，P th 为激光器的阈值功率；I th 为激光器的阈值电流；ηd 为外微分量子效率；hf 为光子能量；e 为电子电荷。 hf 、e 为常数，Pth 很小可忽略。由此可知，输出光功率主要取决于驱动电流I 、阈值电流I th 以及外微分量子效率ηd 。驱动电流是可随意调节的，因此这里主要讨论后两者。除此之外，温度也是影响光功率的重要因素。 1）阈值电流 半导体激光器的输出光功率通常用P-I 曲线表示。当外加正向电流达到某一数值时，输出光功率急剧增加，这时将产生激光振荡，这个电流称为阈值电流，用I th 表示。当激励电流II th 时，有源区不仅有粒子数反转，而且达到了谐振条件，受激辐射为主，输出功率急剧增加，发出的是激光，此时P-I 曲线是线性变化的。对于激光器来说，要求阈值电流越小越好。 阈值电流主要与下列影响因素有关： a) 晶体的掺杂浓度越大，阈值电流越小。 b) 谐振腔的损耗越小，阈值电流越小。 c) 与半导体材料结型有关，异质结阈值电流比同质结小得多。 d) 温度越高，阈值电流越大。 2）外微分量子效率 ) (th d th I I e hf P P -+=ηλ c =f
激光器介绍 WALC4020数控激光切割机 更快、更宽、更厚的钣金切割专家 1、产品简介 更高性能的激光切割系统: WALC4020选择了世界最先进的激光器、切割头。拥有最高质量的部件和最好的结构。如西门子的控制系统和直线驱动系统，STAR的直线导轨。 更先进的结构型式： A．横梁 WALC4020激光切割机采用横梁倒挂结构，此结构有如下优势： 1．与横梁悬臂式相比，横梁的运行速度更高，运行更平稳，可达200米/分。这是因为驱动力的作用点位于横梁的重心，不会产生附加力矩，驱动效率更高，运行更平稳。 2．与小龙门移动式相比，电气控制更简单，系统更可靠。操作更方便。 因此，WALC4020更适用于高速，高功率切割。 B．交换工作台： 采用垂直升降式交换工作台，此型式的交换方式与目前使用的斜升式相比有如下优点： A．提升能力更大，安装更方便。 B．与横梁倒挂结构配合，结构更合理。 C．在切割区内，工作台下的空间更大，以便布置排渣装置及抽风除尘装置。 C．驱动： WALC4020激光切割机的X、Y轴采用了西门子的控制系统和直线驱动系统，与传统电机+滚珠丝杠（齿条）相比，驱动力更大，加速度更高。加速度可达3G，速度最高可达200米/分。而且运行更平稳。 X，Y，Z轴的导轨采用STAR高品质直线导轨，精度更高，运行更平稳。 2、产品特性 WALC4020融合了激光最新技术的应用 一．控制 WALC4020的控制器是SIEMENS 840D。该控制器的界面已经进行了改进，以适合激光切割系统的应用。 二．穿透检测 在打孔时，穿透检测使用传感器来确定光束是不是已经穿透了板材，这样可以得到最高质量的穿透效果，节省时间。
医学中常用的激光器 自第一台激光器问世后，人们对激光器件及技术进行了大量的研制工作，取得了相当可观的成果。目前能实现激光运转的工作物质达数百种以上，大体上分为气体、固体、半导体、染料等几大类。人们在探索激光产生机理的同时，扩展了激光的频谱范围，几千条谱线遍布于真空紫外到远红外的广阔光谱区域。激光方向性好、强度大，可以使被照物体在1/1000s内产生几千度的高温，瞬间发生汽化。由于激光的物理特性决定了其具有明显的生物学效应，。各种不同的激光具有不同的特性和组织效应，正确认识激光的这些特点，是选择和合理利用激光的基础。 一．气体激光器 气体激光器，按工作物质的性质，大致可分成下列三种：(1)原子激光器：利用原子跃迁产生激光振荡，以氦氖激光器为代表。氩、氪、氙等惰性气体，铜、镉、汞等金属蒸气，氯、溴、碘等卤素，它们的原子均能产生激光。原子激光器的输出谱线在可见和红外波段，典型输出功率为10毫瓦数量级。 (2)分子激光器：利用分子振动或转动状态的变化产生辐射制成的，输出的激光是分子的振转光谱。分 子激光器以二氧化碳(CO 2)激光器为代表，其他还有氢分子(H 2 )，氮分子(N 2 )和一氧化碳(CO)分子等激光 器。分子激光器的输出光谱大多在近红外和远红外波段，输出功率从数十瓦到数万瓦。(3)离子激光器：这类激光器的激活介质是离子，由被激发的离子产生激光放大作用，如氩离子(激活介质为Ar＋)激光器。氦镉激光器(激活介质为Cd＋)等。离子激光器的输出光谱大多在可见光和紫外波段，输出功率从几毫瓦到几十瓦。 气体激光器是覆盖波谱范围最广的一类器件，能产生连续输出。其方向性、单色性也比其他类型器件好，加之制造方便、成本低、可靠性高，因此成为目前应用最广的一类器体。 1、氦氖激光器 氦氖激光器能输出波长为632.8nm的可见光，具有连续输出的特性。它的光束质量很好(发散角小，单色性好，单色亮度大)。激光器结构简单，成本低，但输出功率较小。氦氖激光器在工业、科研、国防上应用很广，医疗上主要用于照射，有刺激、消炎、镇痛、扩张血管和针灸等作用，广泛用于内科、皮肤科、口腔科及细胞的显微研究。 氦氖激光器有三种结构形式：内腔式、外腔式和半内腔式。它们均由放电管、谐振腔、激励电源等三部分组成。以内腔式为例，放电毛细管是产生气体放电和激光的区域，它的内径很小，约在1到几毫米。电极A为阳极，由钨杆或钼(或镍)筒制成。阴极K为金属圆筒，由铝、钼、钽等制成，它们均有足够的电子发射能力和抗溅射能力。组成谐振腔的两块反射镜紧贴于放电管两端，并镀以多层介质膜。其中一个为全反射镜，另一个则为部分反射镜，整个谐振腔在出厂前已调整完毕，因此使用简单、方便。放电管的管径比放电毛细管粗几十倍，用以保持氦氖气压比及加固谐振腔。为了避免放电管变形而引起激光输出下降，内腔管的长度不宜过大，一般不超过一米。外腔式激光器可以更换不同的反射镜，使输出功率最大，光束发散角最小。也可在反射镜和放电管之间插入光学元件，以研究激光器的输出特性，调制它的频率或幅度，并可制成单频大功率激光器。 2、二氧化碳激光器 二氧化碳激光器的能量转换效率达20～25%(氦氖激光器的能量转换效率仅为千分之几)。它的输出波长为10.6微米，属于远红外区，连续输出功率可达万瓦级，常用电激励，结构比较简单紧凑，使用 方便，是目前最常用的激光器之一，在医学上，CO 2激光器作为手术刀使用日益引起人们的重视。CO 2 激 光器也用于皮肤科、外科、神经外科、整形外科、妇科和五官科的手术，在癌症的治疗上也有一定成效。 最常见的封离型内腔式二氧化碳激光器的管壳是由硬质玻璃或石英材料制成的。常见为三层玻璃套管结构，其最内层是放电管，中间层是水冷套，外层是储气管。在内外层之间有气体循环通路，这是为了保证混合气体的均匀分布而设计的。其光学谐振腔通常用平凹球面腔。球面镜可用石英或其他光学玻璃做基片，然后，在表面上镀层金属膜。平面镜是输出窗片，要求它对10.6μm的激光有很好的透过率，且表面不易损伤，机械性能好等。一般中小功率的激光器常常采用锗单晶做输出片，大功率的用砷化镓
三种基本结构流程图 1．顺序结构 图1 顺序结构N－S流程图 2．选择结构 if语句的三种形式 （1）形式一：if（表达式）语句； 该形式表示的是单分支选择结构，其N－S流程图如图2所示： 图2 形式一N－S流程图 （2）形式二：if（表达式）语句1； else 语句2； 该形式表示的是双分支选择结构，其N－S流程图如图3所示： 图3 形式二N－S流程图 （3）形式三：if（表达式1）语句1； else if（表达式2）语句2； else if（表达式3）语句3； …… else if（表达式n-1）语句n-1； else 语句n； 该形式表示的是多分支选择结构，其N－S流程图如图4所示： 图4 形式二N－S流程图
◆ switch 语句 多分支选择的问题，可以使用嵌套的if 语句解决。但在某些情况下，使用switch 语句可能更为方便。switch 语句的一般形式是： switch （表达式） ｛ case 常量表达式E1： 语句组1； break ； case 常量表达式E2： 语句组2； break ； …… case 常量表达式En ： 语句组n ； break ； default ：语句组n+1； ｝ 图5 switch 语句N －S 流程图 3．循环结构 ◆ while 语句 （1）一般形式 While （表达式） 循环体语句； （2）N －S 流程图如图6所示： 图6 while 语句N －S 流程图 ◆ do-while 语句 （1）一般形式 do{ 循环体语句； }while （表达式）； （2）N －S 流程图如图7所示： 图7 do-while 语句N －S 流程图 ◆ for 语句
激光器激励原理 —固体激光器 1311310黄汉青 1311343张旭日辅导老师：
摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用，更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，接着介绍一些典型的固体激光器，最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。 关键词：固体激光器基本原理基本结构应用 1引用 世界上第一台激光器—红宝石激光器（固体激光器）于1960年7月诞生了，距今已有整整五十年了。在这五十年时间里固体激光的发展与应用研究有了极大的飞跃，并且对人类社会产生了巨大的影响。 固体激光器从其诞生开始至今，一直是备受关注。其输出能量大，峰值功率高，结构紧凑牢固耐用，因此在各方面都得到了广泛的用途，其价值不言而喻。正是由于这些突出的特点，其在工业、国防、医疗、科研等方面得到了广泛的应用，给我们的现实生活带了许多便利。 未来的固体激光器将朝着以下几个方向发展： a)高功率及高能量 b)超短脉冲激光 c)高便携性 d)低成本高质量 现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。 2激光与激光器
2.1激光 2.1.1激光（LASER） 激光的英文名——LASER，是英语词组Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射的光放大）的缩写[1]。2.1.2产生激光的条件 产生激光有三个必要的条件[2]： 1)有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子（原子、分子或离子）有适合于产生受激辐射的能级结构； 2)有外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产生粒子数反转； 3)有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射光频率以提高单色性。 3固体激光器 3.1工作原理和基本结构 在固体激光器中，由泵浦系统辐射的光能，经过聚焦腔，使在固体工作物质中的激活粒子能够有效的吸收光能，让工作物质中形成粒子数反转，通过谐振腔，从而输出激光。 如图1所示,固体激光器的基本结构（有部分结构没有画出）。固体激光器主要由工作物质、泵浦系统、聚光系统、光学谐振腔及冷却与滤光系统等五个部分组成[4]。
程序的三种基本逻辑结 构 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
学习目标 在具体问题的解决过程中，理解程序框图的三种基本逻辑结构：顺序结构、条件结构、循环结构. 学习过程 提出问题 （1）请大家再次观察上节课中所画的一些程序框图例子. （2）回答什么是顺序结构什么是条件分支结构什么是循环结构、循环体 （3）试用程序框图表示循环结构. （4）指出三种基本逻辑结构结构的相同点和不同点. 讨论结果： 很明显，顺序结构是由若干个依次执行的步骤组成的，这是任何一个算法都离不开的基本结构. 三种逻辑结构可以用如下程序框图表示： 顺序结构 条件结构 循环结构 应用示例 例1 阅读以下程序框图，分析其所实现的算法功能. 算法分析：第1步，0+1=1. 第2步，1+2=3. 第3步，3+3=6. 第4步，6+4=10. …… 第100步，4 950+100=5 050. 步都可以表示为第（i-1）步的结果+i=第i 步的结果. 为了方便、有效地表示上述过程，我们用一个累加 变量S 来表示第一步的计算结果，即把S+i 的结果 仍记为S ，从而把第i 步表示为S=S+i ， 其中S 的初始值为0，i 依次取1，2，…，100，由 于i 同时记录了循环的次数，所以也称为计数变量. 解决这一问题的算法是： 第一步，令i=1，S=0. 第二步，若i≤100成立，则执行第三步；否则，输 出S ，结束算法. 第三步，S=S+i. 第四步，i=i+1，返回第二步. 程序框图如右： （1）（2） 点评：在数学计算中，i=i+1不成立，S=S+i 只有在i=0时才能成立．在计算机程序中，它们被赋予了其他的功能，不再是数学中的“相等”关系，而是赋值关系．变量i 用来作计数器，i=i+1的含义是：将变量i 的值加1，然后把计算结果再存贮到变量i 中，即计数器i 在原值的基础上又增加了1．变量S 作为累加器，来计算所求数据之和．如累加器的初值为0，当第一个数据送到变量i 中时，累加的动作为S=S+i ，即把S 的值与变量i 的值相加，结果再送到累加器S 中，如此循环，则可实现数的累加求和． 变式训练 已知有一列数 1 ,,43,32,21 n n ，设计框图实现求该列数前20项的和．
利用机器人平台认识三种基本语言结构 一、设计思路 信息技术基础模块中的“尝试程序开发”一节涉及到了程序设计的三种结构，程序设计的三种结构是程序设计中的基本知识点。程序的讲解是比较抽象的，学生听着也比较枯燥乏味。本节课的设计利用智能机器人仿真软件进行讲解，利用该软件既有图形化编程界面,又有相对应的代码窗口的特性,让学生在生动形象利于接受的学习活动中了解三种程序结构，能够使用图形化编程环境实现顺序、分支、循环三种控制结构。 仿真软件如图：左侧为模块库；中间为流程图编辑区；右侧为代码显示区。 二、教材分析 “尝试程序开发”一节是信息技术基础中的第四单元中的一节，这一节的内容是让学生能够认识程序设计的三中结构，了解三种程序结构执行的过程，读懂简单的程序，为后续开设算法与程序设计选修课程做知识铺垫。 三、学生情况分析 本节课之前，学生掌握了仿真软件的使用，对程序设计有了一定的了解，学会了使用仿真软件设计机器人走直线，转弯，停止，发音的设计，并同时可视化的界面看到了自己设计的成果。但是，程序设计中的抽象化和理论化会减淡学生对程序设计的热情，这就需要教师充分营造教学情境，合理安排任务，保持学生的学习热情和兴趣。 四、教学目标 知识与技能：能够清晰的绘制出顺序结构、循环结构、分支结构的流程图，能够读懂程序执行的流程,能够比较三种基本结构的异同； 过程和方法：通过演示法、讲授法、任务驱动和小组合作等方法，学生能掌握流程
图的设计思路，能绘制流程图； 情感态度与价值观：培养合作交流的意识，提高分析、解决问题的能力；促进学生对程序语言的学习兴趣。 五、教学重、难点 教学重、难点：掌握流程图的设计思路；理解三种程序结构的执行过程。 六、教学资源： 机器人仿真软件、视频材料、PPT、相关学习材料。 教学用时：90分钟
上课时间第星期第课时年级初中三年级课题第十课顺序结构课型新授课教材新疆教育出版课时安排1课时 教学目标 知识与 技能 1．了解程序的循序结构特征，并能画出它们的流程图。 2．熟悉利用val()函数的使用。 过程与 方法 通过教学实例的分析，让学生体验利用程序的循序本结构编写计 算机程序，解决实际问题。 情感态度 价值观 培养学生的逻辑思维能力 教学理念和方法 通过教学实例的讲练，以教师为主导，学生主动，体验思考，讲练结合，以任务驱动等方式来完成教学内容。 教学资源多媒体教学网络，教师制作的课件等。 教学过程 教学内容的组织与呈现方式：以实例分析深入展开，小结归纳，将程序的三种基本结构的执行过程和特点一一呈现，通过不同的练习，让学生从中慢慢理解并掌握程序的三种基本结构的执行过程，最后完成课堂自评。 教学环节教师教学 学生活 动 设计意图 复习引入我们学习了“求圆面积”的程序，请看程序段 （演示），程序中语句的执行是如何的？ 教师解释，程序的执行是按顺序从第一条语句 开始执行到最后一条语句，这种程序结构称为 顺序结构，是程序三种基本结构的一种。 学生思考， 回答。 引起学生的 思考。 新课讲授 顺序结构的基本概念顺序结构是最简单的程序结构，它是由若干个 依次执行的处理步骤组成的。如图，A语句和 B语句是依次执行的，只有在执行完A语句后， 才能接着执行B语句。学生听讲 解，观看流 程图，并思 考问题。 了解顺序结 构的执行过 程。 顺序结构程序的实例分析应用举例：交换两个数的值。 题目：输入两个数，然后交换这两个数，再输 出它们交换后的结果。 （1）分析问题。 教师提示要交换两个数，要利用几个变量来保 存数据？ 学生思考。 通过实例分 析，让学生明 确顺序结构 的执行过程。
议论文的三种基本结构 导读：议论文基本结构 1.并列式： (1)并列分论点： (中心论点——分论点一——分论点二 ——分论点三——结论，照应全文) (2)并列论据：(引论——本论——结论) 2.对照式： 正反论述：(提出中心论点——正面阐述——反面阐述——结论) 3.层进式(递进式) 议论文(一)——层进式结构 层进式的文章一般有三种格式： (一)将中心论点进行分解，分成几个分论点，这些分论点之间的关系是由浅入深、由简单到复杂。层间可用诸如“不仅……而且……”“……况且”等关联词语过渡，同时又以此反映层次间递进的关系。 例：严于解剖自己 1、要不断进步，必须无情地“解剖我自己”。 2、论述如何才能“解剖”好自己。 ①对自己要有自知之明。(这是“解剖”好自己的前提。不了解“病”在哪里，就无从下刀。) ②光有自知之明还不够，还要勇于自我批评。(这是解剖好自己
的途径。不开刀，就无从去“病”。) ③自我批评的勇气来源于对真理的追求和崇高的信念。(这是解 剖好自己的关键。不掌握开刀的规律，刀就开不好，也就难以真正去“病”。) (二)按照“提出问题，分析问题，解决问题”的思路安排论证结构，即围绕中心心论点回答三个问题：①是什么，②为什么，③怎么办。 例：实现心中的理想 每个人心中都有属于自己的天使。何谓“天使”呢?天使就是心 中向往的东西，渴望实现的美好的东西，正如你的理想。要实现心中的理想，必须用心地雕琢心中的天使，用你手上的雕刻刀，把天使雕刻出来，展现出来。“天使”展现了微笑，理想之花绽放着光彩。(是什么) 理想是你在黑暗中指路的明灯，理想是你在迷失方向时的指南针，理想还是你焦急干渴时沁人心脾的清泉，理想是我们人生重要的部分，而人生不断前进的动力是为了实现理想，为了雕琢心中的天使，使天使成型，使理想成型。(为什么) 那要怎样才能实现心中的理想，雕琢心中的天使呢? 实现理想需要坚强的毅力和强大的意志。刘翔，一个代表速度的名字，已经载入田径史册。他从参加110栏比赛开始，就有着与世界短跑名将同台比赛的理想，同时他为实现理想而努力。跨越一道道栏，
国外主要激光器企业 大全
国外主要激光器企业大全 2014-12-04 ：焊接与切割联盟我要分享评论投稿订阅 导读： IPG全球最大的光纤激光制造商，其生产的高效光纤激光器、光纤放大器以及拉曼激光的技术均走在世界的前端。 OFweek激光网讯：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”。它的亮度约为太阳光的100亿倍。 随着激光技术的不断发展，激光应用已经渗透到科研、产业的各个方面，在汽车制造、航空航天、钢铁、金属加工、冶金、太阳能以及医疗设备等领域都起到重要作用。 我国激光加工产业五个发展阶段：1990~1993年横流CO2激光器的使用标志着我国研究成果走向实际应用；1994~1997年CO2激光设备应用于大量的打标和服装雕刻；1997~1999年，激光技术应用于手机电池焊接，从而带动了汽车零部件、小五金元器件的打标应用；2000~2004年，成套的大功率激光设备面市，应用于焊接、毛化、切割、调阻、打孔、模切等更广阔的领域；2004年至近期，大功率激光切割机、多种裁床、激光熔覆设备、激光直接成型机、用于微电子加工等领域的激光设备纷纷涌现。 虽然我国的激光加工产业相比上个世纪发生了日新月异的变化，近年来很多激光设备已经逐步实现国产化，但是依然还受到多方面技术不成熟的制约，还无法完全满足我国激光加工市场的广大市场需求。 激光设备的核心就是激光器，我国各大激光设备企业不断地加大技术开发投入，虽然已经取得了一定的成就，各种激光设备实现国产化，达到国际领先水平，但是在主力激光器，超大功率激光器依然依赖进口，以致激光设备价格大幅度上涨，制约了我国激光加工产业的发展，另一方面，国外不少的激光加工企业看准中国激光加工的广大市场前景，纷纷入驻我国的沿海城市，冲击我国激光加工产业，国际竞争国内化。 下面总结目前市场上应用于工业制造领域的激光器主要企业，以供想采购激光焊接、激光切割、激光打标等企业提供相应的参考！ 美国 1.相干（Coherent）公司 相干公司成立于1966年，是世界第一大激光器及相关光电子产品生产商，产品服务于科研、医疗、工业加工等多个行业；秉承40年的激光制造经验和创新精神，致力于提供一流的商业化激光器，促进科学研究不断进步、生产制造行业生产力和加工精度的不断提高；其全球化的销售、客户服务和技术支持网络更为客户提供全球范围内的合作和服务。 相干公司能够提供更全面的激光器和激光参数测量产品，包括：氩/氪离子激光器、CO2激光器（10.6μm、9.4μm、调Q、可调谐、单频、THz源）、半导体激光器(375nm、405nm、635nm、780-980nm)、钛宝石连续可调谐激光器、准分子激光器、脉冲染料激光器、钛宝石超快激光器及放大器、半导体泵浦固体激光器（1064nm、532nm、355nm、266nm）、功率计、能量计、光束质量分析仪和波长计等。
第二章、激光器输出特性的改善 在精密测量中，普通激光器输出的激光束，往往不能满足实际要求。比如在激光准直测量中，要求激光束发散角尽可能小，这就要求激光器为单横模（TEM 00）输出;在激光干涉测量中，要求激光频率单色性要好，这就要求激光器单横模、单纵模输出；在地卫测距中，要求激光器输出高脉冲能量窄脉冲宽度（调Q 脉冲输出或锁模脉冲输出）等。这就要求对激光器进行某些改善。下面介绍几种常见的激光输出改善反法。 §1. 激光器输出光束的模式选择 一、 激光器横模选择 在激光谐振腔中，只有衍射损耗的大小与横模的阶次有关，且各横模的衍射损耗相差比较大，所以可以通过改变衍射损耗来实现横模选择。由于高阶横模的衍射损耗很大，所以在不采取措施的情况下，激光器一般工作在低阶横模（TEM 00、TEM 10、TEM 01）。基模（TEM 00）衍射损耗最小，其他高阶横模的衍射损耗随横模阶次的增大而迅速增大。激光器的横模选择就是基于这一原理。最常见的方法就是小孔选模。 小孔选横模示意图如右图。 激光器单基横模TEM 00运转的充分（振荡）条件为： 1)1(00210 00≥-δr r e L G （单程增益大于单程损耗） （2-1-1） 其中---0 00G TEM 00模的小信号增益，r 1、r 2---两反射镜的发射系数，--00δTEM 00模的单 程衍射损耗。 激光器单基横模TEM 00运转的必要条件为：衍射损耗高于基横模TEM 00的横模（其中TEM 10是除TEM 00外所有横模中衍射损耗最小的）不能振荡。故应有： 1)1(10210 10 δ-r r e L G （TEM 10模的单程增益小于单程损耗，不能起振） （2-1-2） 其中--10δTEM 10模的单程损耗。 激光谐振腔的衍射损耗完全由谐振腔参数和菲涅尔数N 来决定。 在共焦腔中，0/121=-==?=R L g g R L ，此时N 不变，0010/δδ最大； 而在共心腔 [] 1)/21(,2/2121-=-======R R g g g L R R R 和平行平面腔 []1/1,2121=∞-==∞===L g g R R R 中，在N 不变情况下， 0010/δδ最小。
a)可调谐QCL 与传统的热辐射光源相比，QCL 辐射亮度高，光束质量好。近年来，随着对QCL 的研究深入，QCL 的阈值电流密度不断下降，而工作温度和峰值功率普遍提高，单芯片的增益范围不断拓宽。已经有多种工作温度在300K 以上，峰值功率大于100mW ，波长在800-2000cm -1之间，单芯片增益范围数百波数的QCL 实现商用。根据本项目需求，拟选择Daylight Solutions 公司的üT-9型QC 器件，其光谱参数如图4所示。由图可以看出，此器件包含了本项目所需要的光谱波段，最大峰值功率达到400mW 。由于不同波长下的光谱功率响应不同，通过调节电源工作电流或使用滤光片实现功率均衡，以保证仪器在不同波长下具有相近的信噪比。 图4 üT-9型QC 器件的光谱参数 在光谱分析应用中，常用外腔方式对QCL 进行调谐构成外腔量子级联激光器（External Cavity-QCL ，EC-QCL ），本项目拟采用光栅调谐的方式，如图5所示。 光栅 QC 芯片 透镜1 透镜2 AR 膜 带TEC 基座 光栅转动控制 QC 温度控制 QC 电流控制 QCL 控制器 激光输出 图5 光栅调谐外腔示意图 当QC 芯片的准直输出光入射到光栅上时，光栅会将大于零级的同一级衍射光按不同波长在空间上依次展开。通过旋转光栅改变共振波长，实现激光器的调谐输出。该方案中，电流驱动方式、温控方式、波长控制方式等诸多因素，都会影响EC-QCL 的可靠性。本项目拟对这些关键技术问题进行重点研究，开发出满足需求的EC-QCL 。 b)高效光收集系统 人体漫反射光谱中有效信号微弱，而常规光谱仪器的光能利用率较低，很难达到无创血糖监测所需精度。本项目采用非成像光学设计方法，设计皮肤漫反射光收集装置，提高光能利用率。 c) 高信噪比光信号探测与采集系统
激光器的基本结构 1、激光工作介质激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是常体、液体、固体或半导体。在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转世非常有利的。现有工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外，非常广泛。作为激光器的核心，是由激活粒子（都为金属）和基质两部分组成，激活粒子的能级结构决定了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性，基质主要决定了工作物质的理化性质。根据激活粒子的能级结构形式，可分为三能级系统（例如红宝石激光器）与四能级系统（例如Er：YAG激光器）。工作物质的形状目前常用的主要有四种：圆柱形（目前使用最多）、平板形、圆盘形及管状。 2、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。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；还有热激励、化学激励等。各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。泵浦源能够提供能量使工作物质中上下能级间的粒子数翻转，目前主要采用光泵浦。泵浦光源需要满足两个基本条件：有很高的发光效率和辐射光的光谱特性应与工作物质
的吸收光谱相匹配。常用的泵浦源主要有惰性气体放电灯、太阳能及二极管激光器。其中惰性气体放电灯是当前最常用的，太阳能泵浦常用在小功率器件，尤其在航天工作中的小激光器可用太阳能最为永久能源，二极管(LD)泵浦是目前固体激光器的发展方向，它集合众多优点于一身，已成为当前发展最快的激光器之一。LD泵浦的方式可以分为两类，横向：同轴入射的端面泵浦；纵向:垂直入射的侧面泵浦。LD泵浦的固体激光器有很多优点，寿命长、频率稳定性好、热光畸变小等等，当然最突出的优点是泵浦效率高，因为它泵浦光波长与激光介质吸收谱严格匹配。 3、聚光系统聚光腔的作用有两个，一个是将泵浦源与工作物质有效的耦合；另一个是决定激光物质上泵浦光密度的分布，从而影响到输出光束的均匀性、发散度和光学畸变。工作物质和泵浦源都安装在聚光腔内，因此聚光腔的优劣直接影响泵浦的效率及工作性能。椭圆柱聚光腔是目前小型固体激光器最常采用的。 4、光学谐振腔：由全反射镜和部分反射镜组成，是固体激光器的重要组成部分。光学谐振腔除了提供光学正反馈维持激光持续振荡以形成受激发射，还对振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光的高单色性和高定向性。最简单常用的固体激光器的光学谐振腔是由相向放置的两平面镜（或球面镜）构成。 5、冷却与滤光系统：是激光器必不可少的辅助装置。固体激光器工作时会产生比较严重的热效应，所以通常都要采取冷却措施。主要是对激光工作物质、泵浦系统和聚光腔进行冷却，以保
程序的三种基本结构 荷兰学者Dijkstra提出了"结构化程序设计"的思想,它规定了一套方法,使程序具有合理的结构,以保证和验证程序的正确性.这种方法要求程序设计者不能随心所欲地编写程序,而要按照一定的结构形式来设计和编写程序.它的一个重要目的是使程序具有良好的结构,使程序易于设计,易于理解,易于调试修改,以提高设计和维护程序工作的效率. 结构化程序规定了以下三种基本结构作为程序的基本单元： (1) 顺序结构. 见图1-1 在这个结构中的各块是只能顺序执行的. (2) 判断选择结构.见图1-2 根据给定的条件是否满足执行A块或B块. 图1-1 图1-2 (3) 循环结构.见图1-3和图1-4. 图1-3表示的结构称为"当型"循环.当给定的条件满足时执行A块,否则不执行A块而直接跳到下面部分执行.图1-4表示的结构称为"直到型"循环,它的含义是:执行A块直到满足给定的条件为止(满足了条件就不再执行A块).这两种循环的区别是:当型循环是先判断(条件)再执行,而直到型循环是先执行后判断. 图1-3 图1-4 以上三种基本结构可以派生出其它形式的结构.由这三种基本结构所构成的算法可以处理任何复杂的问题.所谓结构化程序就是由这三种基本结构所组成的程序.
可以看到,三种基本结构都具有以下特点: ① 有一个入口. ② 有一个出口. ③ 结构中每一部分都应当有被执行到的机会,也就是说,每一部分都应当有一条从入口到出口的路径通过它(至少通过一次). ④ 没有死循环(无终止的循环). 结构化程序要求每一基本结构具有单入口和单出口的性质是十分重要的,这是为了便于保证和验证程序的正确性.设计程序时一个结构一个结构地顺序写下来,整个程序结构如同一串珠子一样顺序清楚,层次分明.在需要修改程序时,可以将某一基本结构单独孤立出来进行修改,由于单入口单出口的性质,不致影响到其它的基本结构.
No: 年月日课题:算法的三种基本结构和框图表示 课时 1 课型新授 知识与技能掌握程序框图表示算法的三种基本逻辑结构 过程与方法模仿、探索、学习设计程序框图 情感态度价值观培养学生辩证取看待问题 重点算法的三种基本结构及框图表示 难点对循环结构的理解 关键会用三种基本结构画框图 教学过程与内容师生 互动时间分配 一．顺序结构： 是最简单的算法结构，语句与语句之间，框与框之间是从上到下的顺序进行的。 注意：（1）顺序结构是按从上到下的顺序依次执行的，不会引起程序步骤的跳转 （2）顺序结构只能解决一些简单的问题 （3）基本形式如图 A,B两框按顺序执行 二．条件分支结构： 在一个算法中，经常会遇到一些条件的判断，算法的流程根据条件是否成立有不同的流向，这种先根据条件作出判断，在决定执行哪一种操作的结构叫条件分支结构。 注意：（1）条件分支结构的语句与语句之间，框与框之间必须有一个环节是概括条件进行判断的操作 （2）条件分支结构中算法的流程要根据条件流向不同的方向，在此结构中的主要部分是判断框，一个判断结构中可以有多个判断框 三．循环结构： 如果一个计算过程要重复一系列的计算步骤若干次，每次重复的计算步骤完全相同，则这种算法过程称为循环过程，由此引入算法的循环结构（根据指定条件决定是否重复执行一条或多条指令的控制结构）。从某处开始，按照一定条件反复执行某一处理步骤，反复执行的处理步骤称为循环体。注意：循环结构的程序框图中包含判断框，它控制着循环的流程，判断框内写上条件，两个出口分别对应着条件成立和条件不成立执行的不同指令，其中一个指向循环体，然后再从循环体回到判断框的入口处。 常见循环结构有三种：计数型循环，当型循环和直到型循环 （1）计数型循环结构：一般用于预先知道重复的次数 （2）当型（while型）循环结构：一般用于预先难以知道循环次数，通过设置某个条件，当条件满足时就重复操作，当条件不满足时就退出循环。（3）直到型循环结构：一般用于预先难以知道次数，通过设置某个条件，当条件满足退出循环。 两种循环结构的区别：（1）执行情况不一样：当型循环是当条件不满足才