激光与光子基础知识ppt课件

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第2章激光基本原理优秀PPT

在给定条件下求解麦克斯韦方程，得到一序列的解，每个解
都表示光场的一种分布，也就是光波的一种模式，或称一种
波型。
讨论光在如图2.1所示的体积为V的各向同性介质中运动时，
可能存在的模式数目
分三种情况讨论
1.在偏振和频率都是一定的情况下，因传播方向不同，
可能存在的模式数目。
对应于从尺度为d的光源发出的波长为λ的光，因衍射限制，在R处

h
Px Py P

(2-20)
c
因为∆很小，故有 ≈ ，所以，∆PZ 的测不准量主要来自频率的测不准量

h
Pz P
(2-21)
c
根据前述的光子态在相空间的体积为 xyzP P P
x
y
z
h
3
h3
c3
xyz
2
VCS
来确定光子的一种状态
在六维相空间（x，y，z，Px，Py，Pz）内，光子的一种状态
所对应的相空间体积元为
上述相空间体积元称为相格。
相格是相空间中用任何实验所能分辨的最小尺度。
光子以动量Px，Py，Pz组成的动量空间内，它的一种运动状态占
据动量空间的体积元
由（2-13）得
上式中的V= ΔxΔyΔz是光子运动的体积。
第2章激光基本原理
【学习目标】
掌握有关激光的基本原理及研究有
关问题的思路和方法，了解激光器
的基本结构、各种类型激光器
【学习要求】
☞ 熟悉光子的基本性质，光波模式、光子态、相
干体积、相格等概念，理解光的相干性
☞ 掌握光的受激辐射概念、爱因斯坦系数之间关
系，理解光的自激振荡，掌握激光振荡条件

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

激光与光子基础知识幻灯片课件

素沉着风险较低
22
近红外激光
• 穿透深 • 对深色皮肤人种治疗有优势 • 治疗文身和太田痣非常有效
23
维纳斯
Q532:雀斑、咖啡斑 Q755:雀斑、太田痣 Q1064：太田痣、文刺 VPW532:血管、皱纹、痤疮
24
治疗血管性皮肤疾病的激光系统
• 波长：532nm,585nm,595nm,1064nm • 脉宽：长脉冲宽度（0.5-100ms) • 色基：血红蛋白 • 靶位：血管内皮 • 机制：蛋白质凝固
• 准连续激光或半脉冲激光
铜蒸气激光
• 脉冲激光
Q-开关激光
11
激光的分类
连续激光
准脉冲激光
脉冲激光
12
连续激光VS脉冲激光
13
激光常用的参数
14
激光 / 光组织影响
反射
散射
传输
吸收
15
激光/强光与皮肤组织的作用
• 反射：在激光的防护中具有意义 • 散射：是影响穿透的重要因素 • 传导：对组织不起任何作用 • 吸收：只有能量被吸收才具有治疗作用
Cylindrical Waveguide
Nd:YAG Rod
Pumping Lamp Gold Coated Pumping Cavity
-
Mirror
激光介质：气体激光、染料激光、固体激光、化学激光、半导体激光
9
Laser Types Holmium
Excimer
KTP
Nd:YAG Er:YAG
25
长脉冲532激光(倍频KTPNd:YAG)
• 优点：波长覆盖血红蛋白的吸收峰值，选择性好，有理想的脉冲宽度
• 缺陷：穿透深度有一定的局限性。 • 临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣

《激光基本性质》课件

方向性
激光的光束很窄，且发散角很小，因此具有很好的方向性。
高亮度和相干性
激光的能量高度集中，亮度极高。同时，由于光的相干性，激光具有很好的干涉和衍射特性。
激光的类型与分类
按照工作物质分类
根据产生激光的工作物质的不同，可以将激光分为气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导
体激光器等。
按照输出功率分类
近年来，随着光纤技术的不断发展，光纤激光器成为激光技术的重要发展方向之一，具有高亮度、高效率、低成本等优点。
随着技术的不断进步，激光波长范围不断扩展，从可见光到远红外、紫外等波段，应用领域也日益广泛。
激光的重要性和应用领域
激光具有高亮度、高方向性、高单色性等特点，因此在科学研究、工业生产、医疗卫生、军事等领域得到广泛应用。
在军事方面，激光可以用于激光武器、激光雷达、激光制导等领域，提高武器装备的精度和战斗力。
在医疗卫生方面，激光可以用于眼科、皮肤科、口腔科等领域，具有无创、无痛、无副作用等优点。
在科学研究方面，激光可以用于光谱学、光学物理、量子物理等领域的研究，推动科学技术的进步。
在工业生产方面，激精度。
激光产生的条件
要产生激光，需要满足三个基本条件：工作物质、泵浦源和光学共振腔。工作物质是产生激光的物质，泵浦源用于激发工作物质，使其达到粒子数反转分布状态，光学共振腔则用于选频和反馈，使特定频率的光得到放大。
激光的特性
01
02
03
单色性
由于激光的频率单一，因此其光谱宽度极窄，具有极好的单色性。
光纤激光技术
总结词
光纤激光技术是一种利用光纤作为增益介质的激光技术。
详细描述
光纤激光技术具有高效率、高稳定性和长寿命等优点，因此在通信、传感、军事等领域有广泛应用。随着光纤激光技术的不断发展，其输出功率和光束质量也在不断提高，有望在更高性能的领域得到应用。

《激光基础知识》课件

感谢您的观看
汇报人：PPT
原理：通过发射激光束并接收反射信号，测量距离和速度
应用：自动驾驶、机器人、测绘等领域
优势：精度高、速度快、抗干扰能力强
发展趋势：小型化、低成本、高可靠性
激光手术：用于眼科、皮肤科、牙科等手术
激光治疗：用于癌症、心血管疾病等疾病的治疗
激光诊断：用于医学影像、病理诊断等领域
激光美容：用于皮肤美容、整形等领域
激光的产生：通过受激辐射产生光子，形成激光激光的特性：单色性、相干性、方向性和亮度高激光的应用：通信、医疗、工业、军事等领域激光的安全：激光操作需要遵守安全规定，防止眼睛和皮肤受到伤害
方向性好：激光束在传播过程中几乎不发散，具有很高的方向性。亮度高：激光的亮度比普通光源高出数亿倍，甚至更高。单色性好：激光的波长非常单一，具有很高的单色性。相干性好：激光的相干性非常好，可以产生干涉、衍射等光学现象。
工业领域：激光切割、激光焊接、激光打标等
医疗领域：激光手术、激光美容等
科研领域：激光测距、激光雷达、激光通信等
娱乐领域：激光投影、激光表演等
激光的产生与控制
激光的产生原理：受激辐射
激光的产生过程：原子或分子吸收能量后，从低能级跃迁到高能级，再跃迁回低能级，释放出光子
激光的波长：取决于产生激光的原子或分子的能级差
激光对生物体的影响主要体现在热效应、光化学效应和生物效应三个方面。
热效应：激光照射生物体时，生物体吸收激光能量，产生热效应，导致生物体组织温度升高，甚至烧伤。
光化学效应：激光照射生物体时，生物体吸收激光能量，产生光化学效应，导致生物体组织发生化学反应，甚至破坏生物体组织。

《激光的基本技术》课件

《激光的基本技术》PPT 课件
激光的基本技术: 激发您对激光技术的兴趣！本课件将深入探讨激光的定义、产生、性质、应用、安全以及未来发展。
1. 激光的定义
• 激光的发明和应用历程 • 激光的定义和特点 • 激光与其他光源的区别
2. 激光的产生
• 激光的基本原理 • 激光器的构成和工作原理 • 激光的发射和调制
3. 激光的性质
• 激光的单色性和相干性 • 激光的方向性和聚束性 • 激光的功率和能量密度
4. 激光的应用
• 激光在制造业中的应用 • 激光在医疗领域中的应用 • 激光在通信技术中的应用
5. 激光的安全
• 激光的辐射特性 • 激光的安全标准 • 激光使用时需注意的ຫໍສະໝຸດ 全事项6. 激光技术的未来
• 激光技术的发展前景 • 激光技术的未来趋势 • 激光技术的应用新领域

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。

激光基础知识ppt课件

亮度- 单位面积单位立体角内传出去的功率
• 发光在输出端面,发光面积小 • 方向性好,即发散角小 • 发光时间短,Q-开关技术为ns级,锁模技术为ps和fs级
强度-被照射表面激光的强弱
• 可以用透镜来增大
编辑版pppt
11
激光的相干性
• 激光是同相位的光,光的相位间有一定的规律性
• 相干的程度叫做相干性
• 相干性好
编辑版pppt
8
激光的单色性
激光的发光机制和谐振腔结构
1. 粒子数反转 2. 只有特定波长满足干涉
加强条件,形成有效振荡
气体最好,固体次之, 半导体激光器最差
编辑版pppt
9
激光的方向性
• 激光与激发它的光波方向相同 • 谐振腔只准沿轴向传播的光振荡
编辑版pppt
10
激光的高亮度和强度
激光基础知识
编辑版pppt
1
主要内容
• 什么是激光? • 激光的发明和产生 • 激光的物理特性 • 激光器的基本结构和分类 • 激光的生物学特性
编辑版pppt
2
光谱图
Excimer
KTP
Holmium
Nd:YAG Er:YAG
190 - 390 488 - 514
532 577-630
694 755 1064 2100 2940 10600
• milli = one thousandth (10-3) • micro = one millionth (10-6) • nano = one billionth (10-9)
• 1 nanometer (nm) = 1/1,000,000,000 meter • 1000 nm = 1 micrometer (µm) = 1

第1章-激光的物理基础

k 2z q 2
k q z
x
结论
z
(jiélù
y
n)
➢ 不同(bù tónɡ)的光波模式以不同(bù tónɡ)的波矢k来区分
➢同一波矢k对应着两个(liǎnɡ ɡè)具有不同偏振方向的模
2022/1/22
15
第十五页，共76页。
2.空腔内的光波(guāngbō)模式数
设空腔为V xyz的立方体,则波矢k的三个分量应满足条件:
在六维相空间，子一态个所光占的体积元为：
xyzP xPyP zh3
一个光子态对应间的体相积空元称为相格
一个光子态所占的坐标空间体积为：
xyz
h3
PxPyPz
2022/1/22
24
第二十四页，共76页。
3.光子(guāngzǐ)状态数
计算 V 内空，间 P 动 ~ 体 P d 量 P 积区处间于的
2 h
2 kn 0
n0为光子运动方向(平面光波传播方向)上的单位矢量。
2022/1/22
21
第二十一页，共76页。
(4)光子具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向。
(5)光子具有自旋，并且自旋量子数为整数。因此大量光子的集合，服从玻色—爱因斯坦统计规律。处于同一状态的光子数目是没有(méi yǒu)限制的，这是光子与其它服从费米统计分布的粒子(电子、质子、中子等)的重要区别。
其中(qízhōng)，为光程差
频率在 0
/2～ 0
某一考察点处干涉的强度为
/2的非单色光在空间(kōngjiān)
I2I01sinccos2c0
c
2022/1/22

激光基础知识课件

其他粒子，继续引起受激辐射，而获得大量特征完全相同的光子。这便是受激辐射的光放大。
第四十五页，本课件共有148页
频率、发射方向、偏振态和相位
hv
输入 hv
hv
hv
hv
输出
hv
hv
光放大示意图
第四十六页，本课件共有148页
正常分布：
处于高能态的原子数远远小于处于低能态的原子数，这种分布称为正常分布。
第六十四页，本课件共有148页
准分子激光器
氩（Ar2)、氪（Kr2）、氙（Xe2)
主要分为稀有气体和稀有气体卤化物准分子激光器两类，是一种高效的短
波激光器。
稀有气体和卤化物的混合气体
第六十五页，本课件共有148页
准分子激光手术：以193nm波长的紫外光与角膜组织接触时发
生光化学反应，每个激光脉冲可精确切削0.25μm ，将角膜前表面进行精确修饰，改变了角膜的曲率，从而矫正近视。
处于高能态的原子是
不稳定的，其平均寿命约为10-8s
激发态原子
自发辐射受激辐射
基态
第三十九页，本课件共有148页
（2）自发辐射：
处于高能态的粒子极不稳定，其会自发地向低能态跃迁，并发射出能量为hv =E2-E1 的一个光子，这称为
自发辐射。
如普通光源的发光。构成光源的各个
粒子是独立发光体，是非相干的、向四面八方
第二十八页，本课件共有148页
重要用途：用激光做光源进行光的干涉、衍射实验，
可以得到非常好的效果。
第二十九页，本课件共有148页
三. 激光产生的基本原理
第三十页，本课件共有148页
基本概念原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。按照波尔的理论，电子只能处在一些特定的“高度”，每个“高度”都具有特定的能量，我们称之为“能级”。

激光与光子基础知识共80页文档

拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。 ——库法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。— —吕凯特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。 ——笛卡儿
激光与光子基础。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力量泉源之一，也是成功的利器之一。没有它，天才也会在矛盾无定的迷径中，徒劳无功。- -查士德斐尔爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯潘。

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治疗色素增加性皮肤疾病的激光系统
波长：500-1000nm 脉度：10-9 秒（纳秒）色基：黑素小体靶位：色素细胞或组织机制：爆破效应
18
治疗色素性皮肤疾病的激光
• 绿色激光：铜蒸汽激光（511nm)
氪离子激光（520-530nm）脉冲染料（510nm、300ns）倍频Nd:YAG(532nm、5-10ns)
Laser Types HolmiumLeabharlann ExcimerKTP
Nd:YAG Er:YAG
190 - 390 488 - 514
532 577-630
694 755 1064 2100 2940 10600
x-rays cosmic rays
UV
VISIBLE
400 nm
700 nm
Microwaves TV and radio waves
• 能为色基理想吸收波长的激光
• 激光照射时间（脉冲宽度）必需短于色基的热驰豫时间
• 高能量激光
30
靶组织毁坏机制
光热作用（photothermolysis)：
– 色基（血红蛋白，黑素或文刺颗粒）吸收光子 (photo)能量
– 光子能量转变成热能(thermo) – 靶组织因热能的作用而毁坏或变性 (lysis)
• 红色激光：红宝石（694nm、20-50ns）
翠绿宝石（755nm、50-100ns）
• 近红外激光：Nd:YAG(1064nm、10ns）
19
绿色激光
• 穿透较浅，用以治疗表皮色素性疾病 • 对雀斑和日光性黑子非常有效 • 氧合血红蛋白吸收较好，可形成紫癜和色
素沉着
20
红色激光
• 穿透较深 • 可用来治疗表皮和真皮的色素性疾病 • 氧合血红蛋白吸收差，形成紫癜和色
• 波长：694nm, 755nm, 800nm, 1064nm
• 脉宽: 大于10ms • 色基：黑色素 • 靶组织：毛乳头生长部位 • 机制：热凝固变性
29
选择性光热作用
• 当激光波长处于色基吸收峰值时，其光子能量被转移到最终具有临床效果色基分子上，而周围色基竞争吸收最少，且当脉宽等于或小于该组织的热弛豫时间时，激光所产生的热效应仅限于靶组织，而不引起周围组织热损伤和瘢痕。
素沉着风险较低
21
近红外激光
• 穿透深 • 对深色皮肤人种治疗有优势 • 治疗文身和太田痣非常有效
22
维纳斯
Q532:雀斑、咖啡斑 Q755:雀斑、太田痣 Q1064：太田痣、文刺 VPW532:血管、皱纹、痤疮
23
治疗血管性皮肤疾病的激光系统
• 波长：532nm,585nm,595nm,1064nm • 脉宽：长脉冲宽度（0.5-100ms) • 色基：血红蛋白 • 靶位：血管内皮 • 机制：蛋白质凝固
INFRARED
9
激光器的分类
• 连续激光
CO2,氩，氪，氪离子染料激光
• 准连续激光或半脉冲激光
铜蒸气激光
• 脉冲激光
Q-开关激光
激光的分类
连续激光
准脉冲激光
脉冲激光
连续激光VS脉冲激光
激光常用的参数
激光 / 光组织影响
反射
散射
传输
吸收
激光/强光与皮肤组织的作用
• 反射：在激光的防护中具有意义 • 散射：是影响穿透的重要因素 • 传导：对组织不起任何作用 • 吸收：只有能量被吸收才具有治疗作用
31
选择性光热作用的过程
• 携带足够能量的光子经过皮肤到达色基。 • 表皮和真皮最小程度地吸收光子能量。 • 在靶组织中有足够多的光子吸收，并产生热量。 • 靶组织中（血红蛋白，黑素）蛋白热变性，并传递
e¯
P1
+
e¯ +
P1
+
e¯
Stimulated Emission
P1
e¯
+
P2
e¯ +
P1
P2
+
e¯
3
激光谐振腔
激光介质
(i.e. crystal, gas, dye)
全反射镜
R- 100%
部分反射镜
R- 90%
能量源 (i.e. flashlamp, electric current, laser)
24
长脉冲532激光(倍频KTPNd:YAG)
• 优点：波长覆盖血红蛋白的吸收峰值，选择性好，有理想的脉冲宽度
• 缺陷：穿透深度有一定的局限性。 • 临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣
25
脉冲染料585激光
• 优点：波长覆盖吸收峰值，选择性好。 • 缺陷：脉冲宽度过于窄小，穿透深度不理想 • 临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣
15
皮肤组织
• 皮肤是由不同来源的细胞和基质组成，具有不同的光学属性（吸收和反射光能力）
• 不同皮肤结构能吸收或反射不同波长的光
• 大多数光是能穿透皮肤的。 • 皮肤组织这种对光吸收和反射
的不同，为我们使用光进行治疗提供了可能性。
16
激光/光组织影响的类型
光热效应：组织的凝固与汽化取决于吸收，激光脉冲大约0.5毫秒或稍长。光机械效应：组织分裂，脉冲激光约0.2微秒或稍短。光化学作用：对化学组织键的直接损坏或在使用 PDT药物下出现的化学反应。光生物刺激作用：使用低能量激光刺激组织细胞反应。选择性光解作用：特殊波长与脉冲宽度配合，在靶目标组织上获得最佳效果而同时对周围组织产生最小的影响。
激光的特性
• 单色性 • 相干性 • 方向性 • 高能量和聚焦性
激光普通光
激光与普通光
激光器的分类
Laser Head
Mirror
+
Cylindrical Waveguide
Nd:YAG Rod
Pumping Lamp Gold Coated Pumping Cavity
-
Mirror
激光介质：气体激光、染料激光、固体激光、化学激光、半导体激光
26
脉冲染料595激光
• 优点：具有一定的穿透深度，有理想的脉冲宽度 • 缺陷：波长偏离吸收峰值，选择性削弱。 • 临床：面部毛细血管扩张、鲜红斑痣
27
长脉冲1064激光(Nd:YAG)
• 优点：良好的穿透深度，有理想的脉冲宽度 • 缺陷：选择性削弱。 • 临床：深部的血管扩张、鲜红斑痣
28
脱毛激光
目录
• 激光与激光器 • 选择性光热作用原理 • 选择性光热作用原理的拓展 • 局灶性光热作用 • 强脉冲光技术 • 其他能量
激光与激光治疗仪器
Light Amplification by the Stimulated
Emission of Radiation
Spontaneous Emission