1.3 激光基本原理

激光武器工作原理如果您对激光武器的想象还停留在科幻电影《星球大战》或者《星际迷航》，那就OUT了！在科幻世界里，未来战士用先进的激光武器殊死捍卫宇宙，他们通过激光束对目标展开定向攻击，瞬间将敌人击杀于无形。

但是您知道吗？这种萦绕在科幻迷和军事迷心中的梦想，同时也吸引了世界各国的军方研究机构，他们试图开发出基于高能激光技术、微波技术在内的未来作战系统。

未来通过激光束击落飞过海面的飞机、拦截迎面而来的弹道导弹，将不再是“纸上谈兵”。

在您的童年，是否曾经对玩具“激光武器”产生狂热。

其实，“激光武器”不仅是儿童的幻想，也是众多军事科学家热衷钻研的新领域。

如果说传统射弹武器是怒形于色的凶神恶煞，那么现代激光武器就是深不可测的隐形杀手。

激光武器和其它定向攻击武器,以及子弹、导弹等传统射弹武器相比，具有以下优势：* 激光武器的光能输出可以达到光速的水平，真正做到快如闪电。

* 激光武器可以精准的定向攻击。

* 激光武器的能量释放具有可控性——高能光束可以用于致命打击和高速切割，而低能光束可造成非致命性伤害。

美国空军已经研制出三套经过测试的激光武器系统，某些已投入军事实战。

这些系统包括机载激光（先进战术激光）、人员阻止与刺激反应系统和主动拒止系统。

本文，将让您领略现代激光武器的魅力。

激光为何可以用作武器，这个问题想必让很多人一头雾水。

很多时候当我们被某种东西的惊人能力和眩目外表所吸引时，往往容易忽视最基本的“为什么”。

本质上，激光和普通光线一样，也是一种光源。

要理解激光如何在人类的手中变成攻击性的利剑，首先要弄清楚它与日常生活中的光源有何区别。

让我们首先从再熟悉不过的白炽灯说起吧！它发出的光线是一种向四面八方散射的光线，就像水面的波纹，拥有“高峰”和“低谷”，或者说高点和低点。

假设我们的眼睛有能力察觉白炽灯每一条光线，那么您将会看到大量从你边擦身而过的“高峰”和“低谷”。

它们实际上拥有不同的频率、不同的颜色，但是混合在一起呈现出的，就像我们用肉眼看到的太阳所表现的白色。

激光测振仪基础激励模态一、激光测振仪的基本原理1.1 激光测振仪的概述激光测振仪是一种用于测量物体振动的仪器，它利用激光束对物体进行照射，并通过测量反射回来的光的频率变化来分析物体的振动状态。

1.2 激光测振仪的工作原理激光测振仪的工作原理基于多普勒效应。

当激光束照射到物体上时，物体的振动会导致反射光的频率发生变化。

通过测量这种频率变化，可以推断出物体的振动状态。

1.3 激光测振仪的基本组成激光测振仪主要由光源、光路系统、探测器和信号处理器等组件组成。

光源产生激光光束，光路系统将激光光束聚焦到被测物体上，探测器接收反射回来的光并将其转换为电信号，信号处理器对电信号进行处理和分析。

二、激励模态在激光测振仪中的应用2.1 激励模态的概述激励模态是激光测振仪中的一种常用测量模式。

它通过对被测物体施加外力来激发物体的振动，并通过测量振动响应来获取物体的振动特性。

2.2 激励模态的工作原理激励模态的工作原理是通过施加外力激发物体振动，并通过测量振动响应来获取物体的振动特性。

在激励模态中，激光测振仪将激光束照射到被测物体上，并施加外力使物体振动。

通过测量反射光的频率变化，可以分析物体振动的频率、振幅等特性。

2.3 激励模态的应用领域激励模态广泛应用于振动工程、材料科学、结构分析等领域。

它可以用于研究物体的固有振动频率、模态形态等特性，也可以用于评估物体的结构健康状态。

三、激励模态实验的步骤和注意事项3.1 激励模态实验的步骤1.准备实验样品和激光测振仪设备。

2.将激光测振仪的光源对准实验样品，并调整光路系统使激光光束聚焦到样品上。

3.施加外力激发实验样品的振动，并保持振动状态稳定。

4.启动激光测振仪的探测器和信号处理器，开始采集和分析振动信号。

5.根据实验需求，调整激光测振仪的参数，如采样频率、测量时间等。

6.完成实验后，关闭设备并进行数据分析和结果展示。

3.2 激励模态实验的注意事项1.在实验过程中要注意安全，避免激光直接照射到人眼。

飞秒激光技术1.激光器的基本原理激光器是20世纪60年代出现的一种新型光源。

激光具有四大特性：单色性好、方向性好、相干性好、能量集中。

1.1激光激光是基于受激发射放大原理而产生的一种相干光辐射。

处于激发态的原子是不稳定的，在没有任何外界作用下，激发态原子会自发辐射而产生光子。

而在有外界作用下，则会增加两种新的形式：受激辐射和受激吸收。

激光是通过受激辐射来实现放大的光，而光和原子系统相互作用时，总是同时存在着自发辐射、受激辐射、受激吸收（在有外界作用下，自发辐射相对较弱，可以忽略）。

为了能产生激光，就必须使受激辐射强度超过受激吸收强度，即使高能态的原子数多于低能态的原子数。

我们把这种不同于平衡态粒子分布的状态称为粒子数反转分布。

也就是，要产生激光，必须实现粒子数反转分布。

1.2激光器的基本结构与工作原理粒子数反转分布是产生激光的一个必要条件，而要实现粒子数反转分布和产生激光还必须满足三个条件：第一、要有能形成粒子数反转分布的物质，即激活介质（这类物质具有合适的能级结构）；第二、要有必要的能量输入系统给激活介质能量，使尽可能多的原子吸收能量后跃迁到高能态以实现粒子数反转，这一系统称作激励能源（或泵浦源）；第三、要有光的正反馈系统——光学谐振腔，当一定频率的光辐射通过粒子数反转分布的激活介质时，受激辐射的光子数多于受激吸收的光子数可使光辐射得到放大，要使这种光放大并且以一个副长光子感应产生一个受激发射光子的单次过程为主，还能形成高单色性高方向性高相干性和高亮度性的光放大，必须使用光学谐振腔。

因此，如图1所示，常用激光器由三部分组成：激活介质、激励能源、光学谐振腔。

只有具有亚稳态的物质才有可能实现粒子数反转，从而实现光放大。

因此，激活介质中必须存在一种特殊的能级——亚稳态能级。

如图2所示，在外界能源的激励下，基态E1上的粒子被抽运到激发态E3上，因而基态E1上的粒子数N1减少，由于激发态E3的寿命很短，粒子将通过碰撞，很快地以无辐射跃迁的方式转移到亚稳态E2上，由于亚稳态E2寿命较长，其上就积累了大量粒子，N2不断增加。

光的受激辐射——激光原理及应用第一章：激光概述1.1 激光的定义1.2 激光的特点1.3 激光的发展历程第二章：光的受激辐射2.1 受激辐射的概念2.2 激光的产生原理2.3 激光的放大原理第三章：激光器的工作原理3.1 激光器的类型3.2 气体激光器3.3 固体激光器3.4 半导体激光器第四章：激光的应用领域4.1 激光在工业中的应用4.2 激光在医疗领域的应用4.3 激光在科研领域的应用4.4 激光在信息技术领域的应用第五章：激光技术的发展趋势5.1 激光技术的创新点5.2 我国激光技术的发展现状5.3 激光技术的发展前景第六章：激光在通信技术中的应用6.1 激光通信的基本原理6.2 激光通信的优势与挑战6.3 光纤通信技术的发展6.4 卫星激光通信的应用前景第七章：激光在材料加工中的应用7.1 激光切割与焊接7.2 激光打标与雕刻7.3 激光烧蚀与表面处理7.4 激光加工技术的创新与发展第八章：激光在生物医学领域的应用8.1 激光手术与治疗8.2 激光诊断与成像8.3 激光生物传感器与检测技术8.4 激光在基因工程与药物研发中的应用第九章：激光在科研与探索中的应用9.1 激光光谱分析与计量9.2 激光加速与粒子物理研究9.3 激光在天文观测中的应用9.4 激光在地球与环境科学研究中的作用第十章：未来激光技术的发展趋势与挑战10.1 激光技术在新能源领域的应用前景10.2 激光技术在智能制造中的应用与挑战10.3 激光技术在国防科技中的应用与发展10.4 激光技术在太空探索与星际通信中的潜在价值重点和难点解析1. 激光的定义与特点：理解激光的特定波长、相干性、平行性、亮度等特点，以及激光与普通光线的区别。

2. 激光的产生原理：掌握激光产生的基本过程，包括受激辐射、增益介质、光学谐振腔的作用。

3. 激光器的工作原理：了解不同类型激光器（气体、固体、半导体）的结构和工作机制，特别是半导体激光器的广泛应用。

激光原理论文**：***学号：2014326690014班级：应用物理（1）班指导教师：楼益民2016年11月制激光在军事国防中的应用摘要自从进入21世纪以来，科学技术的不断发展催生了一批批的高新技术产业，使得军事界发生了一场重大的军事变革，从近年来爆发的现代高科技局部战争可以看出：军队逐渐在由“体能型”向“智能型”的方向发展；由纯粹的兵器对抗向作战体系之间的对抗的方向发展；由单纯的防守型向攻防兼并型方向发展；由临空、近距离作战向防区外远距离作战发展，因此未来的战争对制导武器的发展提出了更高的要求：必须建立完善的作战系统，具备在复杂的气象和电磁环境条件下以及在更远的射程上对不同目标精确打击能力[1]。

激光武器作为20世纪重大发明之一，自1960年首次问世以来，经过半个世纪的发展，科学家不断地攻关克难，最终激光技术从原理、实验手段到制备工艺系列流程日趋成熟，发展极为迅猛，并且为科学技术进步与经济发展做出了极大的贡献[2]。

作为一门新颖的科学技术，其发展之快已经渗透到了各个领域，对物理学、化学、生物学、医学、工艺学、园艺学以及检测技术、通信技术、军事技术等都产生了深刻的影响。

众所周知，重大的科技成果首先是应用于军事，而激光技术也不例外，其军事应用效果显著，在雷达侦查、激光测距、定向能武器、导弹制导、航空航天、电子对抗、激光隐身、激光通信等方面的应用使得军队智能化程度大幅提升，同时信息战争也站上了历史的舞台。

回望过去十几年间发生大大小小的局部战争可见，国防建设中军队信息化发挥了巨大的作用，在战况紧急的战场上能否迅速准确地获取敌人的信息是决定胜败的关键。

基于科索沃、越南、海湾等现代战争中美国军队的表现和经济实力，我国逐渐加快了军队现代化的进程，促进军队智能化，更具机动性和应变性。

结合国内外的激光军用状况作了一些报告，并对激光的军事应用前景作了分析。

关键词：激光技术激光制导干扰对抗国防军事发展前景引言科技发展迅猛的时代，任何高新技术的应用首选舞台都离不开军事领域，激光器等技术均已日趋成熟，激光日益受到各大军事强国的重视，并且有望成为未来军事技术发展中最为活跃的领域之一。

1.3.3激光雷达的基本原理激光雷达最基本的工作原理与普通雷达类似，即由发射系统发送一个信号，与目标作 用产生的返回信号被接收系统收集并处理，以获得所需信息。

不同的是激光雷达的发射信 号为激光束，与普通无线电雷达发送的毫米波相比，波长要短得多。

无线电雷达由于波长 长，无法探测小型或微粒型目标，而用于激光雷达系统的激光波长一般在微米量级，因而 能用于探测极细小的微粒和分子。

图1-3激光雷达原理 Figl-3 Principle of lidar激光雷达的基本原理如图1-3所示，由激光器发出一束波长为λ0，宽度为t P 的脉冲,经准直扩束后垂直射入大气，光脉冲在通过大气时受到散射和衰减，其后向散射光被接收面积为Ar 的望远镜系统接收，高度z 处的后向散射信号功率可用雷达方程表示[36]：()()()()z T z zAr2t c z Y P z P 22p 0，，，λλβλ⋅⋅⋅⋅⋅⋅= （1.1） 式中，λ为接收到的散射信号的波长，P 0为发射的激光脉冲的峰值功率，Y(z)为发送 器与接收器光路的几何重叠系数，c 为光速，()z ，λβ为大气体积后向散射系数，()z T ，λ 为大气的透过率，由朗伯定律可知:()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎰’’’，，z 0dz z -exp z T λαλ （1.2）式中，()z ，λα为大气的消光系数。

从理论上，()z ，λβ为大气数密度N (z)与散射截面Ωd d σ的乘积，即 ()()Ω⋅=d d z N σλβz ， (1.3) 如前所述，大气中与激光雷达脉冲相互作用产生的后向散射信号成分包括了大气气体分子和气溶胶粒子，由于分子尺寸小，所产生的散射光相对较弱，瑞利散射截面与激发波长的四次方成反比，大气气溶胶粒子对激光的散射光为米散射。

对某一激光雷达的特定波长，分子散射直接随着大气分子的浓度而发生变化，但气溶胶散射却很复杂，取决于粒径分布以及气溶胶粒子的折射率。

这些气溶胶粒子随地域、时间变化明显，所以无法对其准确估算与预测。

激光的工作原理激光是一种高度聚焦的光束，具有高亮度、高单色性和高相干性等特点，因此在各种领域都有着广泛的应用。

激光的工作原理是通过受激辐射的过程来实现的，下面我们就来详细了解一下激光的工作原理。

激光的产生过程主要包括三个步骤，吸收能量、受激辐射和光放大。

首先，激光器中的活性介质吸收外部能量，使得其内部原子或分子处于激发态。

接着，在外部光场的作用下，激发态的原子或分子受到激发，从而产生受激辐射。

最后，受激辐射的光子在镜子的反射下不断传播并得到放大，形成了激光。

在激光器中，活性介质的选择对激光的性能有着重要的影响。

一般来说，活性介质需要具有较长的寿命，能够在受激辐射的作用下产生较高的发射截面，并且需要与外部能量源有较好的匹配。

常见的激光器活性介质包括气体、固体和半导体等，它们分别对应着气体激光器、固体激光器和半导体激光器。

除了活性介质的选择，激光的工作原理还与光的受激辐射过程密切相关。

在受激辐射中，外部光子与处于激发态的原子或分子相互作用，从而导致原子或分子跃迁至低能级并释放出更多的光子。

这些光子在镜子的反射下不断传播，并最终形成了高度聚焦的激光束。

此外，激光的工作原理还与光的放大过程密切相关。

在激光器中，通过增加活性介质的浓度或增加光场的强度，可以实现受激辐射的光子不断地得到放大。

这样一来，激光的亮度和单色性就得到了有效地提高，从而使得激光在科研、医疗、通信等领域都有着广泛的应用。

总的来说，激光的工作原理是通过活性介质的受激辐射和光的放大过程来实现的。

在激光器中，活性介质的选择、光的受激辐射过程以及光的放大过程都对激光的性能有着重要的影响。

通过对激光的工作原理进行深入的了解，可以更好地应用激光技术，并推动激光技术在各个领域的发展和应用。

激光存储的基本原理、分类及特点教案章节：一、激光存储的基本原理1.1 激光的产生1.2 激光的特性1.3 激光存储的原理二、激光存储的分类2.1 按照存储介质分类2.2 按照存储技术分类2.3 按照数据存储形式分类三、激光存储的特点3.1 与传统存储方式的比较3.2 激光存储的优势3.3 激光存储的局限性四、激光存储的应用4.1 光盘存储4.2 激光硬盘存储4.3 激光存储在其他领域的应用五、总结与展望5.1 激光存储技术的发展趋势5.2 激光存储技术的未来应用5.3 激光存储技术面临的挑战与应对策略六、激光存储的技术发展历程6.1 激光存储的起源6.2 激光存储技术的发展里程碑6.3 当前激光存储技术的主要突破七、激光存储的关键技术7.1 激光发射与接收技术7.2 光盘记录与读取技术7.3 数据压缩与解压缩技术八、激光存储技术的产业应用8.1 激光存储技术在数据存储领域的应用8.2 激光存储技术在多媒体领域的应用8.3 激光存储技术在其他产业的应用前景九、激光存储技术的国际标准与规范9.1 国际激光存储技术标准概述9.2 主要激光存储技术的国际标准9.3 我国激光存储技术的标准制定与发展十、激光存储技术的未来挑战与对策10.1 激光存储技术面临的挑战10.2 应对挑战的策略与方法10.3 激光存储技术的可持续发展重点和难点解析一、激光存储的基本原理1.1 激光的产生：激光的产生机制及其与普通光线的区别是理解激光存储的基础。

1.2 激光的特性：激光的单色性、相干性和方向性等特性对存储效率和质量有重要影响。

1.3 激光存储的原理：激光在介质中的相互作用以及信息的写入和读取过程是理解激光存储的关键。

三、激光存储的特点3.1 与传统存储方式的比较：激光存储与磁存储、半导体存储等其他存储方式的性能对比。

3.2 激光存储的优势：高速度、大容量、长寿命、抗干扰性强等优点。

3.3 激光存储的局限性：成本、可靠性、数据传输速度等方面存在的问题。

激光基础知识目录一、激光概述 (2)1.1 激光的定义 (3)1.2 激光的产生原理 (4)1.3 激光的特点与应用 (4)二、激光器的工作原理与结构 (5)2.1 激光器的基本构成 (6)2.2 激光器的类型 (7)2.2.1 固体激光器 (9)2.2.2 液体激光器 (10)2.2.3 气体激光器 (11)2.3 激光器的输出特性 (13)三、激光的发射与调控 (14)3.1 激光的发射过程 (15)3.2.1 脉宽调制 (17)3.2.2 频率调制 (18)3.2.3 相位调制 (19)四、激光的传输与耦合 (20)4.1 激光的传输介质 (21)4.2 激光的耦合方式 (22)4.3 激光的聚焦与散射 (23)五、激光的检测与测量 (24)5.1 激光的检测方法 (25)5.2 激光的测量技术 (27)5.2.1 功率测量 (29)5.2.2 频率测量 (30)5.2.3 相位测量 (31)六、激光的安全与防护 (32)6.2 激光的防护措施 (35)6.3 激光的正确使用与废弃处理 (36)七、激光新技术与发展趋势 (37)7.1 新型激光技术 (38)7.2 激光技术的应用领域 (40)7.3 激光技术的发展趋势 (41)一、激光概述激光（Laser）是一种受控能量释放过程，通过特定物质在受激发射过程中发射出高度集中、单一波长的光子束。

它是一种非传统光源，具有许多独特的特点和优势。

激光的原理起源于20世纪初，当时科学家们发现某些物质的电子在受到特定频率的光照射后，会吸收能量并跃迁到更高的能级。

当这些电子从高能级回落到低能级时，会以光的形式释放出能量。

这种跃迁过程使得特定波长的光被有效地放大和发射，从而产生了激光。

单色性：激光发射出的光子具有高度集中的单一波长，这使得激光在光谱分析、医疗、通信等领域具有广泛的应用价值。

直线性：激光的光束传播方向高度集中，几乎可以沿直线传播，这使得激光在切割、焊接等加工领域具有很高的精度。