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激光原理及其应用技术简介物理系物理学专业09.2 刘娜摘要：激光（LASER）是上实际60年代发明的一种光源。
LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母缩写。
激光有很多特性：激光是单色的，或者说是单频的;激光是相干光;激光是高度集中的。
由于激光的这些特性以及经过30多年的发展，激光现在几乎是无处不在，它已经被用在生活、科研的方方面面。
关键词：激光激光原理激光的特性激光应用Principle of laser and its application technologyLiuna Class 2,Grade 2009 Physics Major Department of Physics Abstract: Laser (LASER) is a kind of light source on the actual 60's invention. LASER is the English "stimulated emission light amplification" acronym. Laser has many characteristics: laser monochromatic, or is the single frequency; laser is coherent light; laser is highly concentrated. Because of these characteristics of the laser and after 30 years of development, the laser is now almost everywhere, it has been used in every aspect of life, scientific research.Keyword: laser laser principle The characteristics of laser laser action；1 引言1960年，在光学发展史上发生了不寻常的事件：激光器——一种具有极高亮度和极好单色性的新型光源诞辰诞生了。
激光器的工作原理及应用激光器是一种能够产生高度聚焦、具有高纯度、高单色性的光束的装置。
它的工作原理是通过将一些能量源输入到激光介质中，从而激发介质中的原子或分子跃迁到一个激发态，然后在受激辐射的影响下，将能量原子或分子从激发态跃迁到一个更低的能级，从而产生出高度聚焦、单色性良好的激光光束。
激光器可以应用于多个领域，下面将介绍一些典型的应用。
首先是激光器在医疗领域的应用。
激光可以用于低侵入性手术，如激光抛光、激光热凝固等，这些手术使用激光器可以减少创伤和出血，使手术更加安全和有效。
此外，激光还可以用于治疗皮肤病、眼科手术和癌症治疗等，因为激光可以精确地照射到目标组织，达到切除或破坏病变组织的目的。
其次是激光器在通信领域的应用。
激光可以用于光纤通信系统中的激光器发射端和接收端。
在激光器发射端，激光器产生的激光光束可以通过光纤传输数据，传输效率高、带宽大，可以满足高速数据传输的需求。
在激光器接收端，激光可以被光探测器接收并转换成电信号，进一步处理和传递。
激光器在光纤通信系统中发挥着非常重要的作用，是现代通信技术的关键。
另外，激光器还在制造业中有广泛的应用。
激光可以被用来切割、焊接、打孔、打标等。
比如，激光切割可以通过将高能量密度的激光束直接照射在材料上，使材料熔化、汽化，从而实现切割。
此外，激光打标可以将图案或文字刻在各种材料上，广泛应用于包装、饰品、汽车零配件等制造行业。
此外，激光器还应用于测距、测速、光谱分析等领域。
激光测距原理是通过发送激光脉冲并测量其返回时间来计算出物体与激光器的距离，被广泛应用于测绘、地质勘探、机械制造等领域。
激光测速原理是通过测量激光光束的多普勒频移来计算速度，被广泛应用于交通违章监控、车辆测速等。
激光光谱分析可以通过测量物质吸收、发射或散射激光光束的方式，获得物质的化学成分、构造和性质。
总的来说，激光器作为一种具有特殊光学特性的光源，被广泛应用于医疗、通信、制造业和科学研究等领域。
激光的工作原理激光，全称为“光电子激光”，是一种具有高度相干性和高能量密度的特殊光线。
激光的工作原理是基于光的受激辐射过程和共振辐射过程。
激光的产生主要依赖于激光器，激光器是一种能够产生激光的装置，它能够将其他形式的能量转化为激光能量。
激光的工作原理主要包括三个基本过程，受激辐射、自发辐射和吸收辐射。
首先，当激光介质受到外界能量激发时，原子或分子的电子跃迁至高能级，形成激发态。
接着，当处于激发态的原子或分子受到外界的激发光子的作用时，它们会发生受激辐射，释放出与激发光子完全一致的光子，这些光子具有相同的频率、相位和方向，从而形成了相干光。
最后，激光介质中的原子或分子在外界条件下发生自发辐射和吸收辐射，使得激光器中的光子数保持在一个稳定的水平，从而保持激光的输出。
激光的工作原理还与激光器的结构和工作方式密切相关。
常见的激光器包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器等。
其中，气体激光器利用气体放电或化学能转换为光能，固体激光器利用固体材料的能级结构来实现激光输出，而半导体激光器则是利用半导体材料的载流子复合过程来产生激光。
除了激光器的结构和工作方式，激光的工作原理还与激光的放大过程密切相关。
激光的放大是通过光的受激辐射过程实现的，当激光通过增益介质时，受激辐射会使得激光的能量逐渐增加，从而实现激光的放大。
放大过程还需要通过光学腔来实现光的反射和增益介质的激发，以保证激光的输出。
总的来说，激光的工作原理是基于光的受激辐射过程和共振辐射过程，通过激光器、激光的放大过程和光学腔等装置来实现。
激光具有高度相干性和高能量密度的特点，因此在医疗、通信、材料加工等领域有着广泛的应用前景。
对激光的工作原理有深入的理解，有助于更好地应用和发展激光技术。
激光测量技术第一章 激光原理与技术1、简并度：同一能级对应的不同的电子运动状态的数目；简并能级：电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级，这样的能级叫 简并能级2、泵浦方式：光泵浦，电泵浦，化学泵浦，热泵浦3、激光产生三要素：泵浦，增益介质，谐振腔阀值条件:光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的各种 损耗之和.4、He-Ne 激光器的三种结构：【主要结构：激光管（放电管，电极，光学谐振腔）+电源+光学元件】 1）内腔式；2）外腔式；3）半内腔式5、激光器分类：1）工作波段：远红外、红外激光器；可见光激光器；紫外、真空紫外激光器；X 光激光器2）运转方式：连续激光器；脉冲激光器；超短脉冲激光器6、激光的基本物理性质：1）激光的方向性。
不同类型激光器的方向性差别很大，与增益介质的方向性及均匀性、谐振腔的类型及腔长和激光器的工作状态有关。
气体激光器的增益介质有良好的均匀性，且腔长大，方向性 ，最好！例1：对于直径3mm 腔镜的632.8nmHe-Ne 激光器输出光束，近衍射极限光束发散角为2）激光的高亮度。
3）单色性。
激光的频率受以下条件影响：能级分裂；腔长变化←泵浦、温度、振动4）相干性：时间相干性(同地异时)：同一光源的光经过不同的路径到达同一位置，尚能发生干涉，其经过的时间差τc 称为相干时间。
相干长度： 例 : He-Ne laser 的线宽和波长比值为10-7求Michelson 干涉仪的最大测量长度是多少？ 解： ，最大测量长度为Lmax=Lc/2=3.164m 。
空间相干性（同时异地）：同一时间，由空间不同的点发出的光波的相干性。
7、相邻两个纵模频率的间隔为谐振腔的作用：（1）提供正反馈；（2）选择激光的方向性；（3）提高激光的单色性。
例 设He-Ne 激光器腔长L 分别为0.30m 、1.0m,气体折射率n~1,试求纵模频率间隔各为多少?8、激光的横模：光场在横向不同的稳定分布，激光模式一般用TEMmnq 表示原因：激活介质的不均匀性，或谐振腔内插入元件（如布儒斯特窗）破坏了腔的旋转对称性。
光电技术期末总结光电技术，顾名思义是通过光和电的相互作用来实现各种功能的技术。
光电技术广泛应用于通信、显示、能源、生物医学等领域，已经成为了现代社会发展不可或缺的一部分。
本文将对光电技术的原理、应用以及未来发展进行总结。
一、光电技术的原理光电技术实质上是光和电的相互转换。
光是一种电磁波，它具有波粒二象性，既可以看作是由粒子组成的光子流，也可以看作是由电场和磁场构成的电磁波。
而电则是由电子流组成的电流。
光电技术的核心在于通过材料的光电效应或半导体的光电效应将光能转化为电能，或者将电能转化为光能。
光电技术的原理有多种，其中最常见的是光电效应。
光电效应指的是当光照射到金属或半导体表面时，光子与物质相互作用产生电子的现象。
根据光电效应的不同，可以将光电技术分为光电导技术、光电堆技术和光电传感技术等。
二、光电技术的应用光电技术在各个领域都有广泛的应用。
以下将对光电技术在通信、显示、能源和生物医学四个领域中的应用进行简要介绍。
1. 光电技术在通信领域的应用光电技术在通信领域的应用主要体现在光纤通信中。
光纤通信采用光的传输方式，具有大带宽、低损耗、长传输距离等优势，广泛应用于互联网、电视、电话等领域。
光纤通信是将光信号转换为电信号再进行传输和处理的过程，其中光电转换器件起到了至关重要的作用。
2. 光电技术在显示领域的应用光电技术在显示领域的应用主要体现在液晶显示器和有机发光二极管（OLED）显示器中。
液晶显示器通过光电效应将电信号转化为光信号，实现图像的显示。
OLED显示器则是利用有机材料的电致发光特性将电信号转化为光信号，具有极高的色彩还原度和对比度，逐渐替代了液晶显示器成为主流的显示技术。
3. 光电技术在能源领域的应用光电技术在能源领域的应用主要体现在太阳能的利用上。
利用光电效应，太阳能可以转化为电能。
光电技术通过太阳能电池板将光能转化为电能，用于供电等用途。
太阳能电池板具有高效、可再生、环保等优势，是未来可持续能源的重要组成部分。
光电检测原理与技术知到章节测试答案智慧树2023年最新内蒙古大学第一章测试1.以下属于光电检测仪器的有（）。
参考答案:光敏电阻2.光电检测系统的组成包括（）。
参考答案:光电探测器;光电检测电路;光源;光学系统3.以下属于光电检测技术的特点的有（）。
参考答案:寿命长;速度快;距离远;精度高4.光电检测技术是对待测光学量或由非光学待测物理量转换成光学量，通过光电转换和电路处理的方法进行检测的技术。
（）参考答案:对5.半导体激光器在激光外径扫描仪中起到提供光源的作用。
（）参考答案:对第二章测试1.可见光的波长范围是（）。
参考答案:380 nm～780 nm2.半导体对光的吸收种类不包括（）。
参考答案:电子吸收3.荧光灯的光谱功率谱是（）。
参考答案:复合光谱4.激光器的发光原理是（）。
参考答案:受激辐射5.视角分辨率的单位通常为（）。
参考答案:lpi6.光调制包括（）。
参考答案:PM;AM;FM7.电光效应反映介质折射率与电场强度可能呈（）。
参考答案:平方关系;线性关系8.大气散射包括（）。
参考答案:瑞利散射;无规则散射;米氏散射9.光纤损耗包括（）。
参考答案:吸收损耗;散射损耗10.参考答案:1.63 lm和5.22×105 cd第三章测试1.以下主要利用光电子发射效应的光电器件有（）。
参考答案:光电倍增管;真空光电管2.可用作光敏电阻的主要材料包括有（）。
参考答案:有机材料;半导体;金属;高分子材料3.以下主要利用光伏效应的光电器件有（）。
参考答案:CIGS电池4.以下属于声光调制晶体的有（）。
参考答案:PbMoO5.以下效应可用于普朗克常量测量的是（）。
参考答案:光电效应6.光伏探测器处于光电导工作模式，其外加偏压为正向偏压。
（）参考答案:错7.光敏电阻的电阻温度系数可正可负。
（）参考答案:对8.光电导探测器的工作原理是多子导电。
（）参考答案:对9.光电倍增管的阳极灵敏度和阴极灵敏度之比是电流增益。
CSY10L型激光多功能光电测试系统在激光光电教学实验仪器中，CSY10L为全国首创，它将激光在近代测试技术中成功应用的范例，结合光电方法以教学实验的方法进行演示，实验内容新颖科学，使实验者能充分了解和掌握现代激光光电测试技术得主要原理和方法。
系统配置：激光系统；复用光学系统；CCD图像系统；A／D卡；视频卡；光纤传感系统；计算机实验软件主要实验内容：一、光散斑测试实验1、光散斑的性质及测量方法2、面内位移及离面位移的散斑测量3、速度及振动的散斑测量4、散斑编码及图像处理方法二、激光干涉测量1、三维面型的全场干涉测量及计算2、精密位移两的干涉测量方法3、数字干涉测量方法及其他干涉方法三、激光衍射计量技术1、精密狭缝缝宽的衍射测量2、巴俾特原理及细丝直径测量3、变形的全场衍射测量四、激光共焦三维测量1、三维型貌的共焦测量2、共焦显微镜的测量原理及相关技术实验五、纳米测量系统及演示实验1、利用笔束激光的干涉实现纳米测量的原理演示2、位移的纳米级测量方法3、微弱振动的纳米测量六、光学傅立叶变换及图像处理方法1、常用函数及图形的傅立叶变换2、图形的滤波、增强及像质改善七、光纤传感技术1、光纤单元技术：光源（LD）、耦合器、分束器、光纤接头2、SM光纤、PM光纤的原理和性能演示3、光纤传感—光线干涉传感系统实验4、光纤格林－台曼干涉系统实验5、光纤马赫－任德系统或光纤FP系统6、光纤传感－精密温度测试7、光线传感－压力标定温度8、仪器尺寸720×600×300mm，重量70kgCSY－10L激光多功能光电测试系统实验仪（Laser Universal Opto-Eletro Testing Systems）是在系列传感器实验系统的基础上发展的新型光电测试实验系统，用于仪器科学，计量测试专业，自动控制专业以及物理专业等课程教学。
其特点是实验内容新颖，技术先进，功能多样。
通过实验指导书提供的数十种实验，能完成包括激光、散斑、衍射、光电、共焦、光纤、纳米、图像等多种先进测试技术的实验，给学习者了解和掌握现代光学测试技术中的一些主要原理及方法建立基础，达到实验者今后在应用中做到举一反三的目的。
基于激光干涉测试技术的表面形貌分析研究近年来，随着科学技术的不断发展，人们对于表面形貌分析的研究不断深入。
而基于激光干涉测试技术的表面形貌分析技术，因其高精度、高分辨率、高稳定性等特点，已经逐渐成为表面形貌分析方面的一种重要手段。
本文主要讨论如何基于激光干涉测试技术进行表面形貌分析研究。
一、激光干涉测试技术的基本原理激光干涉测试是通过利用激光光学的干涉原理，来对物体表面形貌进行高精度的测量。
首先，将激光光源经过分光器进行分光，形成两束平行的光线。
其中一束经过反射镜反射到物体表面上，另一束则照射到参考镜上。
由于两束光线路径长度差异的存在，使得两束光线到达干涉面时会发生干涉现象。
通过干涉光的强度分布，可以获得物体表面的形貌信息。
一般采用相位移转换技术来提高测量精度。
二、激光干涉测试技术在表面形貌分析中的应用1. 光学元件的表面形貌测量激光干涉测试技术可用于光学元件的表面形貌测量，包括镜片、棱镜、透镜等。
通过不同的反射镜和透镜的组合，可获得物体表面的不同形貌信息，进而用于提高光学元件的制作精度和光学性能。
2. 电子芯片的表面形貌测量激光干涉测试技术可用于电子芯片的表面形貌测量。
电子芯片表面的形貌及粗糙度对芯片性能影响很大，而干涉测量技术可实现对芯片表面的三维测量，包括芯片尺寸、平整度、平坦度等参数。
这些参数的测量结果对于芯片制造和质量控制非常重要。
3. 材料薄膜的表面形貌测量针对材料薄膜的表面形貌测量而言，激光干涉测试技术也有着广泛的应用。
通过测量薄膜表面的波前高度分布和厚度分布，可以得到薄膜材料的质量、粗糙度等重要参数。
4. 机械零件的表面形貌测量除此之外，激光干涉测试技术还可以用于机械零件的表面形貌测量。
这些零件的表面形貌信息直接关系到所使用的机械设备的性能。
因此对于机械零件的形貌信息的快速、准确测量，也成为激光干涉测试技术得以广泛应用的原因之一。
三、激光干涉测试技术的发展与未来趋势随着计算机技术和光电技术的快速发展，激光干涉测试技术的精度、稳定性和测量速度不断提升。
光电测试技术第二版（答案）第一章1.试述光电测试技术与信息技术的关系。
答：信息技术是指从工程应用上研究信息，包括电子信息技术、光学信息技术和光电信息技术等。
而光电测试技术是光电信息技术的主要技术之一，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。
2.光电测试系统由哪几部分组成？何谓光学变换与光电转换？答：光电测试系统的组成部分：光源、光学系统、被测对象、光学变换、光电转换、电信息处理，而电信息处理又包括存储，显示和控制等。
光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的，如平面镜、光狭缝、光楔、透镜、偏振器、光栅、光成像系统和光干涉系统等，实现将被测量转换为光参量（振幅﹑频率﹑相位﹑偏振态﹑传播方向变化等）。
光电转换是用各种光电变换器件来完成的，如光电检测器件﹑光电摄像器件﹑光电热敏器件等。
第二章1.试述光通量﹑发光强度﹑光亮度和光照度的定义和单位。
答：光通量（v φ）又称光功率，单位为流明（lm ）,它与电磁辐射的辐射通量e φ相对应，也可以说它是电磁辐射在可见光范围内的辐射通量，而e φ得单位是w ，所以光通量的单位有时也用w 。
发光强度（v I ）是指点辐射源在给定方向上的单位立体角内辐射的光通量。
单位为cd candela sr lm -1==⋅。
1坎德拉相当于均匀点光源在单位立体角内发出1lm 的光通量。
光亮度（v L ）是指光源在一定方向上的的单位投影面积上，在单位立体角中发射的光通量。
单位是-2m cd ⋅或者2m lm/sr ⋅。
光照度（v E ）是指投射到单位面积上的光通量，或者说接受光的面元上单位面积被辐射的光通量。
单位为X l ，-2m lm l ⋅=X 。
2.试述光照度余弦定律和朗伯定律的含义。
答：光照度余弦定律描述了光辐射在半球空间内照度的变化规律，是指任意表面上的照度随该表面法线与辐射能传播方向之间的夹角余弦变化。
点光源O 发出的光以立体角Ω向外辐射光通量，在面积A 上的照度为E ,而A 与夹角为θ面元'A 上照度为'E ,则A E V /φ=,''/A E V φ=，由于在该立体角内点光源发出的光通量不随传输距离而变化，因而面元A 与'A 上有相同的光通量，又因为θcos 'A A =，因而有θcos 'E E =。
