第一章激光基础知识 - 第19章激光和固体的量子理论
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激光基础知识第一篇:激光基础知识激光基础知识听到激光这个词,大家可能有些害怕,因为它让人想起了星球大战中太空战士的利器,或者是手术台上医生的手术刀。
但是,激光并不总是伤人的武器,它也存在于我们的日常生活中。
比如说“镭射”(Laser),全息照片等都是激光技术在在现实中的应用,给我们的生活带来了极大的便利。
激光原来和我们如此的接近!激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。
意思是“受激辐射的光放大”。
什么叫做“受激辐射”?它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。
这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。
这就叫做“受激辐射的光放大”,简称激光。
一个科学的理论从提出到实现,往往要经过一段艰难的道路。
爱因斯坦提出的这个理论也是如此。
它很长一段时间被搁置在抽屉里无人问津。
1950年,波尔多一所中学的教师阿尔弗雷德·卡斯特勒同让·布罗塞尔发明了“光泵激”技术。
这一发明后来被用来发射激光,并使他在1966年获得了诺贝尔物理学奖。
激光器的发明实际上提出了更多的问题。
它必须使反射谐振器适应极短的波长。
1951年,美国哥伦比亚大学的一位教授查尔斯·汤斯(Townes)对微波的放大进行了研究,经过三年的努力,他成功地制造出了世界上第一个“微波激射器”,即“受激辐射的微波放大”的理论。
汤斯在这项研究中花费了大量的资金,因此他的这项成果被人们起了个绰号叫做“钱泵”,说他的这项研究花了很多的钱。
后来汤斯教授和他的学生阿瑟·肖洛(Schawlow,诺贝尔物理奖的获得者)想,既然我们已经成功地研究了微波的放大,就有可能把微波放大的技术应用于光波。
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。