第三讲 激光产生的物理基础资料.

一、激光
1、概念： 激光准确内涵是“来自受激辐射的放大、
增强的光”。
英文全称为 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
缩写为Laser，中文也常常音译为“镭射”。 2、产生机理：
激光的产生原理是利用了物质原子受激辐射 后发生跃迁的特性。
四、激光的应用
1、天文领域：激光望远镜测天体距离。
2、工业材料的加工：激光雕刻、切割、焊接。
3、医学领域：激光手术。
4、信息技术领域： a、信息传输（激光光纤）； b、信息存储（激光刻录CD、DVD、软件）。
5、军事领域： a、激光制导炸弹； b、激光热武器。
又随温度的升高而减小。 电负性 . （鲍林标度） [] 热导率 4 W/（m·K） [] 第一电离能 7. kJ/mol [] 第二电离能 77. kJ/mol [] 第三电离能 . kJ/mol [] 第四电 离能 4. kJ/mol [] 第五电离能 kJ/mol [] 第六电离能 kJ/mol [] 第七电离能 7 kJ/mol [] 第八电离能 7 kJ/mol [] 第九电离能 7 kJ/mol [] 第十电离能 7 kJ/mol [] 同位素： 符号 Z（p） N（n）；股票学习班 股票初学 学习炒股知识 炒股技术培训 炒股的知识 炒股的基本常识 炒股知识 炒股知识入门 ; 子 核自旋 相对丰度 相对丰度的变化量 Si 4 .4（）# （）ms + Si 4 .（）# 4.（4）ms /+# 4Si 4 4.4（） 4（）ms + Si 4 .4（） （）ms /+ Si 4 . （） .4（）s + 7Si 4 . 74 （） 4.（）s /+ Si 4 4 7. 7 （ ） 稳定 + . （ ） . -. 4 Si 4 . 74 47（） 稳定 /+ .4（） .47-.4 Si 4 . 7777（） 稳定 + . （） .-. Si 4 7 . 7（4） 7.（）min /+ Si 4 . 744（） 7（）a + Si 4 . 7（7） .（）s （/+） 4Si 4 . 77（） .77（） s + Si 4 4. 4（4） 7（） ms 7/-# Si 4 . （） .4（）s + 7Si 4（） # ms [> µ；s] + Si 4 .7（） 47.（） ms 7/-# 4Si 4 4.7（） .（） ms + 4Si 4 7 4.4（ ） .（） ms 7/-# 4Si 4 4. 7 （4） # （4） ms + 4Si 4 4.（7）# # ms [> ns] /-# 44Si 4 44.（）# # ms + 备注：.画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括 起来的代表数据不确定性。 .有三种天然的稳定同位素Si（ .%）、Si（4.7%）和Si（.%），还有质量数为、、7、和的人工放射性同位素。 [] .硅（原子质量 单位： .，共有种同位素，其中有种同位素是稳定的。 化学性质 Si的热力学数据（来源于JANAF表格） Si的热力学数据（来源于JANAF表格） [] 硅有明显的 非金属特性，

半导体材料及器件结构
01 02 03
半导体材料
半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。常 见的半导体材料包括硅（Si）、锗（Ge）以及砷化镓 （GaAs）等。这些材料具有独特的能带结构和电子特性， 使得它们能够用于制造各种电子器件和光电器件。
半导体器件结构
半导体器件结构是指利用半导体材料制成的各种电子器件的 结构形式。常见的半导体器件结构包括二极管、晶体管、场 效应管等。这些器件结构具有不同的工作原理和特性，可用 于实现放大、开关、调制等功能。
受激辐射
原子或分子在外界光场的作用下， 从高能级向低能级跃迁并发射出一 个与入射光子完全相同的光子的过 程。
激光产生条件
粒子数反转
谐振腔
高能级上的粒子数大于低能级上的粒 子数，这是产生激光的必要条件。
激光器中的谐振腔提供了正反馈机制， 使得受激辐射的光子能够在腔内多次 往返并被放大，最终形成稳定的激光 输出。
增益大于损耗
在激光器中，增益介质提供的增益必 须大于各种损耗（如反射、吸收、散 射等）的总和，才能实现光放大并产 生激光。
激光器基本结构增益介质来自提供粒子数反转和光放大的物质， 如气体、液体、固体或半导体等。
泵浦源
为增益介质提供能量，使其实现 粒子数反转的装置，如闪光灯、 激光二极管等。
谐振腔
由两个反射镜组成的光学腔体， 提供正反馈机制并决定激光的波 长、方向性和模式等特性。
激光束质量评价
01
光束发散角
指激光束在传播过程中的发散程度，通常以毫弧度（mrad）为单位。
发散角越小，激光束的准直性越好，能够保持更长的有效照射距离。
02
光束稳定性
指激光束在时间和空间上的稳定性。稳定性越好，意味着激光束在传播

未来需要加强激光技术与其他领域的交叉融合，开拓新的应用领域，推动激光技术 的创新发展。
同时，需要加强激光技术的安全性和稳定性研究，确保其在应用过程中的安全可靠 。
THANKS
感谢观看
研发更高功率的激光器， 以满足工业、医疗和科研 等领域对高能量激光的需 求。
新型激光材料
探索新型激光材料，如有 机激光晶体、光子晶体等 ，以提高激光器的性能和 稳定性。
微型激光器
研究微型化、集成化的激 光器，用于微纳加工、光 通信和生物医疗等领域。
激光技术的改进与创新
新型调制技术
研究新型的激光调制技术，以提 高激光的传输效率和稳定性。
03
激光的应用
工业制造
激光切割
利用高能激光束对材料 进行精确切割，具有高 精度、高效率的特点。
激光焊接
通过激光束将材料熔化 并连接在一起，广泛应 用于金属制品的焊接。
激光打标
在各种材料表面进行永 久性标记，广泛应用于
产品标识和防伪。
激光清洗
利用激光能量去除物体 表面的污垢、油渍等， 具有环保、高效的优点
高亮度
总结词
激光的亮度极高，远超过普通光源。
详细描述
由于激光的单色性和方向性，使得激光在单位面积上能够产生更高的亮度。这种高亮度特性使得激光 在科学研究、工业加工等领域具有广泛的应用，例如激光切割、激光焊接等。
相干性
总结词
激光的相干性极高，光波列整齐有序 。
详细描述
由于激光的频率单一、相位一致，因 此激光具有极高的相干性。这种特性 使得激光在干涉测量、全息成像等领 域具有广泛的应用。
光的干涉
光的干涉是指两束或多束光波在空间相遇时，由于光波的振 动相位关系而产生的加强或减弱的现象。在激光产生过程中 ，干涉作用使得光波能量在空间中形成有规律的分布，从而 形成稳定的干涉图案。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载激光产生基本原理地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容激光基本原理一、激光产生原理1、普通光源的发光——受激吸收和自发辐射普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等地发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。

激发的过程是一个“受激吸收”过程。

处在高能级（E2）的电子寿命很短（一般为10－8～10－9秒），在没有外界作用下会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。

辐射光子能量为hυ=E2-E1这种辐射称为自发辐射。

原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发光过程各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外未位相、偏振状态也各不相同。

由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的，而有一个范围。

在通常热平衡条件下，处于高能级E2上的原子数密度N2，远比处于低能级的原子数密度低，这是因为处于能级E的原子数密度N的大小时随能级E的增加而指数减小，即N∝exp(-E/kT)，这是著名的波耳兹曼分布规律。

于是在上、下两个能级上的原子数密度比为N2/N1∝exp{-(E2-E1)/kT}式中k为波耳兹曼常量，T为绝对温度。

因为E2>E1，所以N2《N1。

例如，已知氢原子基态能量为E1＝－13.6eV，第一激发态能量为E2=-3.4eV，在20℃时，kT≈0.025eV，则N2/N1∝exp（－400）≈0可见，在20℃时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使原子到达激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。