激光与晶体的相互作用

激光与晶体的相互作用研究作者：刘雪华王林杰吴迪来源：《知识文库》2020年第10期研究激光与晶体的相互作用，既可以提供激光在晶体加工领域的理论支持又能推进激光在各个领域内的应用，还能分析和完善激光与晶体的相互作用的机制。

本文综合论述了激光与各种晶体物质之间的相互作用，以及相互作用发生的运行规则和原理，浅析多光子离化和等离子吸收激光能量等非线性现象，并通过经典的光学模型阐释激光与晶体之间的作用的应用前景。

晶体材料因其特殊的光电和机械性能被广泛应用到激光光电子技术、高能物理、家用电器等多个领域，在信息技术产业中发挥了支柱作用，众多学者越来越关注有关激光与晶体间相互作用所引发的结构和性能变化的研究。

1.1 激光技术的发展历程和评述早在1916年，伟大的物理学家爱因斯坦就提出了一套光与物质相互作用的全新技术理论。

1958年，诺贝尔物理学奖获得者肖洛和汤斯发现，当一种物质受到与它自身震荡频率相同的能量激发时，能够产生高轻度和高平行度的不发散的强光，这种实现光放大的强光就是激光。

直至1960年，随着世界第一个红宝石激光器的诞生，激光引起了科学界的强烈反响，吸引了世界各国科学实验室的广泛关注和研究，人们投入了更多的精力研究物质间的相互作用，取得的科研成果很快地应用到物理、化学等各项科学技术中去。

我们可以运用激光进行各种材料的精加工，除了激光打孔、焊接、热处理等常见的技术外，还可运用到3D打印新技术，比如通过激光打印技术打印出金属造的人体骨骼造福人类。

1.2 激光与晶体材料间相互作用的理论基础激光与晶体材料的相互作用的理论基础包括非线性光学、激光光谱学和及光化学，这些理论完整阐述了激光与晶体的相互作用的特点和性质，是研究激光与晶体的相互作用的重要理論基础和研究手段。

激光与晶体材料的相互作用的物理基础是晶体对激光的吸收。

当晶体处在激光光场中时，由于晶体的折射率较大，某些光线因为反射发生180度的相变，剩下的光线进入晶体本身，能量发生递减。

非线性光学晶体的性能与应用引言：非线性光学晶体是一类具有特殊光学性质的材料，其在光学领域有着广泛的应用。

本文将介绍非线性光学晶体的性能特点以及其在通信、激光技术和生物医学等领域的应用。

一、非线性光学晶体的性能特点1. 非线性效应非线性光学晶体具有非线性效应，即当光强度较高时，晶体的光学性质会发生明显的非线性变化。

这种非线性效应使得晶体在光学调制、频率转换和波长选择等方面具有独特的优势。

2. 高非线性系数非线性光学晶体的非线性系数通常较高，能够将输入光信号进行高效的转换和调制。

这种高非线性系数使得晶体在光学信号处理和光学器件设计中具有重要的应用价值。

3. 宽光学透明窗口非线性光学晶体通常具有宽的光学透明窗口，能够在可见光和红外光等多个波段范围内有效传输光信号。

这种宽光学透明窗口使得晶体在光通信和光传感等领域具有广泛的应用前景。

二、非线性光学晶体的应用1. 光通信非线性光学晶体在光通信领域中有着重要的应用。

通过利用晶体的非线性效应，可以实现光信号的调制、调制解调和光信号转换等功能。

此外，晶体的宽光学透明窗口使得其可以传输多个波长的光信号，从而提高了光通信系统的传输容量和性能。

2. 激光技术非线性光学晶体在激光技术中也有着广泛的应用。

通过利用晶体的非线性效应，可以实现激光的频率转换、倍频和混频等功能。

这种功能可以用于激光器的频率调谐、激光脉冲压缩和激光波长选择等方面，为激光技术的发展提供了重要的支持。

3. 生物医学非线性光学晶体在生物医学领域中也有着广泛的应用。

通过利用晶体的非线性效应，可以实现生物组织的非线性显微成像和光学操控等功能。

这种功能可以用于细胞和组织的高分辨率成像、药物递送和光学治疗等方面，为生物医学研究和临床应用提供了新的手段。

结论：非线性光学晶体具有独特的性能特点和广泛的应用前景。

通过充分利用晶体的非线性效应，可以实现光信号的高效处理和调制，为光通信、激光技术和生物医学等领域的发展提供了重要的支持。

激光蚀刻法制备纳米材料表面微结构特征研究激光技术在纳米材料研究中具有广泛的应用前景，其中激光蚀刻法是一种有效的制备纳米材料表面微结构的方法。

本文将就激光蚀刻法制备纳米材料表面微结构特征进行研究，探讨其制备过程、表面微结构特征以及相关应用前景。

首先，让我们了解一下激光蚀刻法的制备过程。

激光蚀刻法是利用激光与材料相互作用产生的光热效应来实现纳米材料的表面微结构修饰。

在激光照射下，材料表面会迅速升温，达到熔点以上的温度，形成液态或气态，然后通过光热效应形成不同形状、大小和分布的微结构。

蚀刻深度和蚀刻速率可以通过调整激光功率、蚀刻时间和扫描速度来控制。

接下来，我们将重点讨论激光蚀刻法制备纳米材料表面微结构的特征。

激光蚀刻法可以实现各种各样的微结构特征，如微孔、微凸台、微圆柱等。

这些微结构特征具有尺寸小、分布均匀、形状可控等优点。

例如，通过调节激光功率和扫描速度，可以实现不同直径和间距的微孔阵列。

这些微结构特征的尺寸可以从亚微米到纳米级别，并且可以在不同的材料表面进行实现。

此外，激光蚀刻法还可以实现三维微结构，如微槽、微沟等，为纳米材料的功能化和性能调控提供了更多可能性。

激光蚀刻法制备的微结构具有多种应用前景。

首先，这些微结构可以用于表面增强拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS）应用。

由于微结构表面存在大量凸起和孔洞，可以增加表面积，并形成局部电场增强效应，从而提高拉曼信号强度。

这一特点使得激光蚀刻法制备的微结构在化学、生物等领域的分析和检测中具有广泛应用。

其次，这些微结构也可作为纳米材料的模板，用于制备其他功能性纳米材料。

激光蚀刻法制备的微孔阵列可以作为模板用于制备二维材料薄膜；微圆柱结构可以用于制备光学波导器件等。

这些模板具有高度可控的尺寸和形状，可以通过调节激光蚀刻参数实现对模板的精确控制。

最后，这些微结构还具有超润湿性能，可以用于制备超疏水或超亲水表面。

激光与晶体的相互作用作者：梁彬来源：《科技风》2016年第16期摘要：人类社会进入21世纪以来，科学技术水平发展有了质的飞跃。

激光与晶体材料之间的相互作用主要包括多光子离化，等离子吸收激光能量等现象。

本文以激光的内涵为基础，分析激光和晶体之间相互作用的非线性现象，以促进微电子和光电子工业的发展。

关键词：激光；晶体；相互作用一、激光概述（一）激光发展历程激光是自1960年世界上第一台红宝石激光器出现后受到人们的关注，且被越来越多地研究。

对激光的研究极大地推动了光物理的发展。

1964年锁模技术出现后，激光产生的许多非线性现象得以发现，出现了激光与物质材料相互作用的微扰理论。

20世纪70年代，飞秒脉冲激光得以发现，从此激光进入了飞秒激光技术时代。

激光在物理、化学、生物等方面得到广泛的应用。

激光的发现为人们研究物质新现象、新性质提供了便捷有力的手段，是目前具有尖端前沿性质的科学研究领域，可为未来科学技术实现跨越式发展奠定基础。

其中飞秒激光极高的峰值功率密度可用于诱导材料的非线性现象的出现，是激光研究的一个极其重要的方面。

（二）激光与晶体相互作用原理激光与晶体之间相互作用表现为通过二者之间的相互作用机理来改变物质的性状。

激光中超短脉冲激光与晶体材料之间相互作用会出现非线性现象，比如光离效应、等离子吸收激光热量效应等。

超长脉冲激光与晶体之间相互作用是通过使用长脉冲激光对材料进行加工，改变晶体材料的物理形态，使其从固态变为液态，再由液态变为气态，最后经过物质热熔环节的处理，过滤晶体材料中的杂质，实现对晶体材料的加工。

在这个过程中，也能更多地认识到激光本身的特性。

在改变晶体材料物理形态的过程中，长脉冲激光的特性也发生了改变，更能够直观地观察到晶体材料在长脉冲激光照射下性态变化的特殊瞬间。

超短脉冲激光与晶体材料的相互作用则更为复杂，其中发生的非线性效应有多种变化，不易直接地得出研究结论。

二、激光与晶体的相互作用分析对激光与晶体相互作用的研究分析主要从超短激光和超长激光两个方面进行，分别阐述了超短激光与晶体材料的相互作用，超长激光与晶体材料之间的相互作用。

材料对激光的吸收率及影响因素激光加工原理激光之所以能作为加工手段之一是因为其光作用。

激光的该种光作用主要有光化学反应和光热效应两类。

其中，激光去除加工（如切割、打孔）和激光焊接就是利用了激光的光热效应。

因此，为了获得较为理想的激光切割质量，首先须认识和理解激光与物质的相互作用机理。

激光加工材料的过程可分为如下几个：材料热吸收过程激光辐射到被加工材料表面时,该过程会发生反射、吸收、透射及散射等光学现象。

其中，散射或反射、透射会损失部分能量，而被吸收的大量光子通过与金属晶格的相互作用而转换成材料的热能，从而致使被加工材料表面发生温升。

在转换过程中，材料对激光的吸收率与材料的类型和结构、激光波长及是否偏振等参数有关。

由于吸收热较低，该阶段不能用于一般的热加工。

材料被加热过程当激光辐射到被加工材料时,其中，被吸收的那部分能量使内部晶格的热振动转换为热能。

转化后的热能以热传导的方式由外向里在被加工材料内部及四周扩散,从而形成温度场,从而达到加热的目的，该温度场致使其变性。

该过程为材料表面熔化和汽化做准备。

材料表面熔化和汽化过程当材料表面温度超过其熔点时，材料表面开始熔化，形成熔池，熔池外主要是传热，并随着热影响区不断向内部扩散，熔化也开始向内部发展。

当材料表面温度达到其气化点后，激光束可使材料表面产生气化和等离子体辐射。

随着照射时间的持续，熔池的表面将产生气化，并开始生成等离子体，进而形成表面烧蚀，从而达到去除材料的目的。

冷却、凝固过程当激光作用结束后,被加工区的材料开始冷却降温,熔化的材料重新凝固,形成新的表层。

该表层的形成会影响激光加工的质量，应尽量避免其形成或减小其形成面积。

激光加工实质上就是激光与物质之间的相互作用。

激光与物质的相互作用是指激光束投射到物质表面（或内部）时，部分能量被反射，部分被吸收，部分被传递出去，光能以电子和原子的振动激发形式被吸收，从而发生能量的转移与传递，能量转移与传递引起各种物理、化学和生物等效应与过程。

拉曼光谱的应用原理和应用1. 拉曼光谱的应用原理拉曼光谱是一种非常重要和广泛应用的光谱技术，它基于拉曼散射现象，通过测量分子和晶体材料中分子振动引起的频率和强度的光散射来分析样品的性质和组成。

其原理如下：1.1 拉曼散射现象当激光等特定波长的光照射到样品上时，其中一部分光会发生散射。

拉曼散射分为斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射两种。

斯托克斯拉曼散射发生在照射光的频率低于样品分子的振动频率时，而反斯托克斯拉曼散射则发生在照射光频率高于样品分子振动频率时。

1.2 拉曼散射频率的变化拉曼散射频率的变化与样品中分子和晶体的振动能级有关。

当激光照射到样品上时，部分光子与样品中的分子或晶体发生相互作用，能量发生转移，导致光子频率的变化。

根据振动能级的不同，拉曼散射频率可分为拉曼位移和反拉曼位移，代表了样品分子或晶体的不同振动模式。

1.3 波长的选择和激光的特性激光的波长选择对拉曼光谱的应用至关重要。

优选的波长有利于增强拉曼散射信号，并避免干扰信号的产生。

激光的特性，如照射功率、光束直径、聚焦方式等，也会对拉曼光谱的测量结果产生影响。

2. 拉曼光谱的应用拉曼光谱在各个领域都有广泛的应用，以下列举了一些常见的应用领域和具体的应用案例：2.1 材料科学•分子结构鉴定：通过测量拉曼散射光谱，可以确定分子的结构、组成和化学键的情况，对材料的性能研究具有重要意义。

•晶体学研究：拉曼光谱可以用于晶体的物理和化学特性的研究，如晶格振动模式的确定。

•材料表征：拉曼光谱可用于分析材料的表面形貌、纳米结构等。

2.2 生命科学•药物分析：拉曼光谱可以用于药物的结构鉴定、药物成分的定量、药物质量控制等。

•生物体内组分鉴定：拉曼光谱可以应用于生物体内组分的鉴定，如血液、尿液、体液中的代谢产物、蛋白质等。

•活体分析：拉曼光谱可以在非侵入性的条件下对生物体进行实时、实空间的分析，例如肿瘤组织的鉴定、癌症细胞的检测。

2.3 环境科学•空气污染监测：拉曼光谱可以检测和分析大气中的污染物，如VOCs （挥发性有机化合物）。

能源科学技术：激光加工技术（强化练习）1、问答题激光器的频率牵引过程指的是与纵模间相关的物理过程，请简述物理机理？正确答案：当激光器的纵模频率与增益介质的中心频率不重合时，纵模频率在振荡过程中会牵向中心频率靠拢。

由于腔内（江南博哥）增益介质的折射率吧对振荡频率存在色散，这种色散关系与激活介质的增益系数及增益曲线有关。

在有源腔中，由于增益物质的色散，纵模频率比无源腔纵模频率更靠近谱线中心频率，则就是频率牵引。

2、问答题从激光加工工艺上考虑，如何打一个高质量的孔？激光打孔中，一般采用什么离焦量，为什么？正确答案：采用较短的脉冲；选择前后沿陡的波形打孔；基模进行打孔；一定的正离焦；多脉冲打孔、高峰值功率、材料的热扩散系数低等。

一定的正离焦，破坏机理主要是材料的蒸发，此时打出的孔比较深，孔的入口处直径较小，孔的锥度较小，打孔效果好。

焦点在工件内部（负离焦）时，激光以会聚方式进入材料，孔壁不能（或很少能）直接接受光通量，因此，液相多气相少，汽化时蒸气压力不太大，喷射力小，孔形锥度较大，打孔质量有好有坏。

过分的入焦和离焦使被加工点的能量密度大大下降，孔深大大减小3、问答题请描述空间烧孔效应的物理过程。

正确答案：当频率一定的纵模在腔内形成稳定振荡事产生一个驻波场。

波腹处光强最大，波节处光强最小，消耗反转粒子数后，波腹处光强最小而波节处光强最大，则形成了空间烧孔。

可见空间烧孔的形成过程由驻波腔和粒子空间转移慢引起的。

4、问答题激光器的振荡阈值中有翻转粒子数阈值和增益阈值，它们和那些物理量相关？正确答案：不同模式（频率）具有不同的受激辐射截面，反转粒子数密度不同，则反转粒子数阈值不同；阈值增益系数由单程损耗决定，不同纵模具有相同的阈值，不同横模具有不同的单程损耗，其阈值增益不同。

5、问答题激光3D打印有什么方法？各自特点？适用材料？正确答案：激光立体印刷术：以高分子聚合反应为基本原理，适用于塑料铸型。

选择性激光烧结技术，选择性激光熔化技术：以烧结和熔化为基本原理，适用于金属实体。

一、激光基本原理1、LASER是什么意思Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅)的英语开头字母2、激光产生的原理激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质，使介质内部原子的电子获得能量，受激而使电子运动轨道发生迁移，由低能态变为高能态。

处于激发态的原子，受外界辐射感应，使处于激发态的原子跃迁到低能态，同时发出一束光；这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致，此时的光为受激辐射光。

为了得到高能量密度、高指向性的激光，必须要有封闭光线的谐振腔，使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡，进而提高光强，同时提高光的方向性。

含有钕(ND)的YAG结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为1.064um的近红外光。

这种光束在微弱的受激发情况下，也能实现连续发振。

YAG晶体是宝石钇铝石榴石的简称，具有优异的光学特性，是最佳的激光发振用结晶体。

3、激光的主要特长a、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的，它是最纯的单色光(波长、频率)b、方向性――激光传播时基本不向外扩散。

c、相干性――激光的位相(波峰和波谷)很有规律，相干性好。

d、高输出功率――用透镜聚焦激光后，所得到的能量密度是太阳光的几百倍。

二、YAG激光焊接激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。

通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。

常用的激光焊接方式有两种：脉冲激光焊和连续激光焊。

前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。

后者主要用于大厚件的焊接和切割。

l、激光焊接加工方法的特征A、非接触加工，不需对工件加压和进行表面处理。

B、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。

C、短时间焊接，既对外界无热影响，又对材料本身的热变形及热影响区小，尤其适合加工高熔点、高硬度、特种材料。

激光科学与技术的前沿研究激光（laser）是一种出色的光源，它的出现不仅在各个领域的应用中发挥着至关重要的作用，更在科学前沿研究中发挥着无与伦比的作用。

激光科学与技术的前沿研究是一个充满了未知、充满了挑战的领域，是光与物质相互作用、光的产生、调制和检测、量子光学、信息光学、光子学、生物光子学等众多领域中的一个重要领域。

一、光与物质相互作用光与物质相互作用是激光科学与技术前沿研究的一个重要方向，它涉及到了很多领域，比如化学、物理、材料科学和生物学等。

在光与物质相互作用的研究中，激光被作为一种工具，用来研究物质的性质和变化。

研究光与物质相互作用的关键是要充分理解光与物质间的相互作用过程，包括激光与物质的能量转移、激光诱发的反应动力学、激光辐照下物质的特性和物质的辐射特性等。

二、激光的产生、调制和检测激光的产生、调制和检测是激光科学与技术前沿研究的另一个重要方向。

激光的产生是指通过一定的途径，利用一些材料的电子跃迁等过程产生激光光束的过程。

而调制和检测则是指对激光光束进行管控和测量，如在光通信、光传感、高速光通信、光纤通信等方面应用广泛。

三、量子光学量子光学是激光科学与技术前沿研究中的重要方向之一，它研究的是光子之间和光子与物质之间的量子相互作用。

量子光学主要关注的是与量子信息、量子计算和量子通信相关的问题，如光子的缠绕、超稳激光器、量子点的量子控制、量子纠缠等。

量子光学不仅可以应用于量子计算、量子通信等领域，还可以被用来推进基础物理学的研究。

四、信息光学信息光学是激光科学与技术前沿研究的重要领域之一，它主要研究激光在信息传输中的应用。

信息光学主要研究以下三个方面：光的产生、操控和传输。

信息光学的应用主要在于光通信、高速光通信、光存储、光学成像、全息术、激光测距、激光雷达等方面，这些应用对高精度、高效率、高速度等方面都有很高的要求。

五、光子学光子学是激光科学与技术前沿研究的又一个重要方向，它主要研究光的传输、控制、放大等问题。

激光与晶体的相互作用研究刘雪华王林杰吴迪研究激光与晶体的相互作用，既可以提供激光在晶体加工领域的理论支持又能推进激光在各个领域内的应用，还能分析和完善激光与晶体的相互作用的机制。

本文综合论述了激光与各种晶体物质之间的相互作用，以及相互作用发生的运行规则和原理，浅析多光子离化和等离子吸收激光能量等非线性现象，并通过经典的光学模型阐释激光与晶体之间的作用的应用前景。

晶体材料因其特殊的光电和机械性能被广泛应用到激光光电子技术、高能物理、家用电器等多个领域，在信息技术产业中发挥了支柱作用，众多学者越来越关注有关激光与晶体间相互作用所引发的结构和性能变化的研究。

1 激光与晶体相互作用的运行规则和原理1.1 激光技术的发展历程和评述早在1916年，伟大的物理学家爱因斯坦就提出了一套光与物质相互作用的全新技术理论。

1958年，诺贝尔物理学奖获得者肖洛和汤斯发现，当一种物质受到与它自身震荡频率相同的能量激发时，能够产生高轻度和高平行度的不发散的强光，这种实现光放大的强光就是激光。

直至1960年，随着世界第一个红宝石激光器的诞生，激光引起了科学界的强烈反响，吸引了世界各国科学实验室的广泛关注和研究，人们投入了更多的精力研究物质间的相互作用，取得的科研成果很快地应用到物理、化学等各项科学技术中去。

我们可以运用激光进行各种材料的精加工，除了激光打孔、焊接、热处理等常见的技术外，还可运用到3D打印新技术，比如通过激光打印技术打印出金属造的人体骨骼造福人类。

1.2 激光与晶体材料间相互作用的理论基础激光与晶体材料的相互作用的理论基础包括非线性光学、激光光谱学和及光化学，这些理论完整阐述了激光与晶体的相互作用的特点和性质，是研究激光与晶体的相互作用的重要理论基础和研究手段。

激光与晶体材料的相互作用的物理基础是晶体对激光的吸收。

当晶体处在激光光场中时，由于晶体的折射率较大，某些光线因为反射发生180度的相变，剩下的光线进入晶体本身，能量发生递减。

激光原理与技术期末总复习第1章1.激光产生的必要条件(粒子数反转分布)2.激光产生的充分条件(在增益介质的有效长度内光强可以从微小信号增长到饱和光强)3.饱和光强定义:使激光上能级粒子数减小为小信号值的1/2时的光强为饱和光强4.谱线加宽的分类:均匀加宽和非均匀加宽两种加宽的本质区别？5激光器泵谱技术的分类:直接泵谱缺点：首先从基态E1到激光上能级E3往往缺乏有效途径，即B13（对光泵浦）或σ13（对粒子泵浦）太小，难以产生足够的增益；其次即使存在E1 E3的有效途径，但同一过程可能存在由E1到激光下能级E2的有效途径，结果是W12/W13太大难以形成粒子反转分布。

这些缺点是直接泵浦方式对很多激光器来说是不适用的。

间接泵谱:分为自上而下、自下而上和横向转移三中方式)间接泵谱的优点：首先，中间能级具有远大于激光上能级的寿命，且可以是很多能级形成的能带，因而，Ei 上很容易积累大量的粒子；其次，在有些情况下，将粒子从基态激发到Ei 的几率要比激发到Eu 的几率大得多，这就降低了对泵浦的要求；最后，依据选择定则，可以使Ei 向Eu 的弛豫过程比Ei 向激光下能级Ei 的弛豫过程快得多6..频率牵引有源腔中的纵模频率总是比无源腔中同序数频率更接近工作物质的中心频率7.能画出激光工作物质三能级系统能级图，说明能级间粒子跃迁的动态过程？8.当粒子反转数大于零时，在激光谐振腔中能够自激振荡吗？为什么？9. 激光的特性(单色性、方向性、相干性和高亮度)10. 证明光谱线型函数满足归一化条件证明: ⎰⎰⎰+∞∞-+∞∞-+∞∞-====1)()()(ννννννd g I d Ig d I I则 11.激光器的输出特性。

（43页）？？？第2章1.光学谐振腔的分类和作用分类：能否忽略侧面边界，可将其分为开腔，闭腔以及气体波导腔按照腔镜的形状和结构，可分为球面腔和非球面腔是否插入透镜之类的光学元件，或者是否考虑腔镜以外的反射表面，可以分为简单腔和符合腔 u u u u S h A c h I τσντνπν11228==)211(2121111τττπν++++=∆∑∑u jj i ui H A A N D M T Mc kT 072/120)1016.7(])2(ln 2[2ννν-⨯==∆⎰+∞∞-=1)(ννd g根据腔中辐射场的特点，可分为驻波腔和行波腔从反馈机理的不同，可分端面反馈腔和分布反馈腔根据构成谐振腔反射镜的个数，可分为两镜腔和多镜腔作用：①提供轴向光波模的光学反馈；②控制振荡模式的特性2.光学谐振腔的损耗分类:几何损耗、衍射损耗、输出腔镜的透射损耗和非激活吸收、散射等其他损耗计算:单程损耗：12m βδ==D 为平平腔镜面的横向尺寸（反射镜的直接）β两镜面直接的小角度L 两镜面直接的距离（腔长）)单程衍射p59开始带图3.推导平平腔的两个相邻纵模的频率间隔证明：4.以平-平腔为例理解光学谐振腔横模的形成过程5. 用g 参数表示的谐振腔稳定性条件6..高斯光束高斯光束既不是平面波、也不是一般的球面波，在其传播轴线附近可以近似看作是一种非均匀高斯球面波。

氩离子倍频晶体在光与电交织的高科技舞台上，氩离子倍频晶体可是个闪闪发光的“超级明星”，虽然平日里鲜少出现在大众视野里，但在光学领域、激光技术行当，那可是实打实的“中流砥柱”，撑起一片绚烂天地，浑身本事大到超乎想象。

要弄懂氩离子倍频晶体，得先唠唠激光。

激光，大家都不陌生，医院里祛斑祛疤，工厂里切割钢材，科研里精密测量，到处都有它的身影。

激光光束高度集中、能量超强，单色性、相干性更是一绝。

可有时候，激光原有的频率达不到某些高端、精细活儿的要求，就像跑步健将爆发力够了，但步频不对，跨不过特定高度的横杆，这时候，氩离子倍频晶体就派上大用场了。

氩离子倍频晶体，材质特殊，内部原子排列规则有序，跟训练有素的士兵方阵似的，整整齐齐。

当特定波长的氩离子激光打过来，晶体就像个神奇的“频率变换器”，施展出看家本领。

激光钻进晶体，与晶体里的原子、电子相互作用，电光火石间，激光频率翻倍，波长减半。

原本频率不够“精致”的激光，经这么一捣鼓，摇身一变，拥有全新频率，能量分布更合理，立马能适配那些高难度任务。

制造这类晶体，难度可不一般。

原料挑选就得万里挑一，纯度差一丝一毫都不行，杂质多了，晶体内部跟混入小石子的齿轮组似的，运转卡顿，性能大打折扣。

培育过程更是讲究，温度、压力要精准控制，多一度少一度、高一分低一分都不行，得像呵护襁褓里的婴儿，时刻紧盯，稍有差池，晶体结构出问题，成品就成了残次品。

科研人员守在实验室，眼睛熬得通红，反复调试设备参数，记录海量数据，只为找到最佳培育条件。

打磨加工环节，同样容不得半点马虎。

晶体切割角度、厚度，关乎倍频效果。

切割角度偏了，激光折射、反射全乱套，能量白白损耗；厚度不对，倍频转化不充分，效果不尽如人意。

工匠师傅屏住呼吸，手持高精度切割工具，全神贯注，一丝一毫地微调，慢工出细活，确保晶体完美无瑕。

氩离子倍频晶体的应用领域，那叫一个广。

在医学成像里，它助力超声波与激光融合，拍出的人体内部图像更清晰，病灶无处遁形，医生诊断更精准，患者康复希望大增；光通信领域，它拓展信号传输带宽，信息洪流在光纤里奔腾得更畅快，网络速度“嗖”地提升，看高清视频不卡顿，线上会议无延迟；材料加工时，高频率激光经晶体倍频后，切割、钻孔精度更高，细微处处理得妥妥当当，电子产品、精密仪器加工质量蹭蹭上涨。

材料对激光的吸收率及影响因素激光加工原理激光之所以能作为加工手段之一是因为其光作用。

激光的该种光作用主要有光化学反应和光热效应两类。

其中，激光去除加工（如切割、打孔）和激光焊接就是利用了激光的光热效应。

因此，为了获得较为理想的激光切割质量，首先须认识和理解激光与物质的相互作用机理。

激光加工材料的过程可分为如下几个：材料热吸收过程激光辐射到被加工材料表面时,该过程会发生反射、吸收、透射及散射等光学现象。

其中，散射或反射、透射会损失部分能量，而被吸收的大量光子通过与金属晶格的相互作用而转换成材料的热能，从而致使被加工材料表面发生温升。

在转换过程中，材料对激光的吸收率与材料的类型和结构、激光波长及是否偏振等参数有关。

由于吸收热较低，该阶段不能用于一般的热加工。

材料被加热过程当激光辐射到被加工材料时,其中，被吸收的那部分能量使内部晶格的热振动转换为热能。

转化后的热能以热传导的方式由外向里在被加工材料内部及四周扩散,从而形成温度场,从而达到加热的目的，该温度场致使其变性。

该过程为材料表面熔化和汽化做准备。

材料表面熔化和汽化过程当材料表面温度超过其熔点时，材料表面开始熔化，形成熔池，熔池外主要是传热，并随着热影响区不断向内部扩散，熔化也开始向内部发展。

当材料表面温度达到其气化点后，激光束可使材料表面产生气化和等离子体辐射。

随着照射时间的持续，熔池的表面将产生气化，并开始生成等离子体，进而形成表面烧蚀，从而达到去除材料的目的。

冷却、凝固过程当激光作用结束后,被加工区的材料开始冷却降温,熔化的材料重新凝固,形成新的表层。

该表层的形成会影响激光加工的质量，应尽量避免其形成或减小其形成面积。

激光加工实质上就是激光与物质之间的相互作用。

激光与物质的相互作用是指激光束投射到物质表面（或内部）时，部分能量被反射，部分被吸收，部分被传递出去，光能以电子和原子的振动激发形式被吸收，从而发生能量的转移与传递，能量转移与传递引起各种物理、化学和生物等效应与过程。