激光的原理及激光器分类

激光等级分类标准激光器是一种利用受激辐射原理产生的高强度、高一致性光束的装置。

根据国际标准，激光器被分为几个等级，不同等级的激光器具有不同的危险性和使用范围。

本文将介绍激光等级分类标准，帮助大家更好地了解激光器的安全使用和管理。

一、激光等级分类。

1. 类别I，这是最安全的激光器等级，不会对人眼造成任何伤害。

即使在长时间直接观察下也不会造成损伤。

这种激光器通常是低能量、低功率的，比如指示激光笔等。

2. 类别II，这类激光器也是低功率的，但如果直接照射到眼睛上，可能会造成眼睛不适和短暂的视觉干扰。

但是，这种激光器一般不会造成永久性损伤。

3. 类别IIIa，这类激光器的功率较高，可能会对眼睛造成短暂的损伤，但只有在长时间暴露下才会产生永久性的伤害。

这类激光器通常用于教学和商业展示。

4. 类别IIIb，这种激光器具有较高的功率，即使短时间内也可能对眼睛造成永久性损伤。

因此，在使用时需要特别小心，避免直接照射到人眼。

5. 类别IV，这是最危险的激光器等级，具有极高的功率，即使短时间内也可能导致严重的眼睛损伤甚至失明。

此外，类别IV激光器还可能对皮肤造成灼伤，甚至引发火灾。

二、激光器的安全使用。

1. 对于类别I和II的激光器，一般来说不会对人眼造成伤害，但也要避免直接照射到眼睛上，以免引起不适。

2. 对于类别IIIa和IIIb的激光器，使用时要注意避免直接照射到眼睛，并且尽量减少暴露时间，以免造成眼睛损伤。

3. 对于类别IV的激光器，使用时必须佩戴特制的激光护目镜，严禁直接照射到人眼，以免造成严重的眼睛损伤。

4. 在使用激光器时，要注意避免将光束照射到反射表面上，以免产生危险的散射光。

5. 激光器的使用和管理必须遵守国家和地方的相关法律法规，严格控制激光器的购买和使用。

三、激光器的管理和维护。

1. 激光器的管理人员必须接受专业的培训，了解激光器的危险性和安全操作规程。

2. 定期对激光器进行检查和维护，确保其工作状态良好，避免因激光器本身故障导致的安全事故。

激光治疗
通过激光照射病变组织，达到治 疗目的，如激光治疗近视、祛斑
等。
激光手术
利用激光进行微创手术，具有出 血少、恢复快、精度高等优点， 如激光心脏手术、激光眼科手术
等。
激光诊断
利用激光光谱技术对人体组织进 行检测和分析，为疾病诊断提供
依据。
军事国防领域应用
激光雷达
利用激光雷达进行目标探测、识别和跟踪，具有高分辨率、抗干 扰能力强等特点。
微型化与集成化
发展微型激光器，实现与其他光电器件的集成，推动光电子集成技 术的发展。
新型激光技术
研究新型激光技术，如光纤激光器、化学激光器等，拓展激光器的 应用领域。
高功率、高效率、高稳定性挑战
高功率激光器
提高激光器的输出功率，满足高能激光武器、激光聚变等领域的 需求。
高效率激光器
优化激光器的能量转换效率，降低能耗，提高激光器的实用性。
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质 （如晶体、玻璃等）中的 粒子，实现粒子数反转并 产生激光。
特点
结构紧凑、效率高、光束 质量好。
应用领域
工业加工、医疗、科研等。
气体激光器
工作原理
利用气体放电激励气体分子或原子， 使其产生能级跃迁并辐射出激光。
特点
应用领域
激光切割、焊接、打孔等工业应用。
输出功率大、光束质量好、效率高。
激光原理及应用PPT课 件
contents
目录
• 激光原理基本概念 • 激光技术发展历程及现状 • 激光器类型及其特点分析 • 激光在各领域应用案例分析 • 激光安全问题及防护措施探讨 • 未来发展趋势预测与挑战分析
激光原理基本概念

激光器的工作原理激光器是一种能够产生高度聚焦、高单色、高亮度、高相干性的光束的装置。

其工作原理主要是通过激发介质内的原子或分子，使它们处于激发态，然后通过受激辐射的过程放出原子或分子的能量，产生的辐射与原始的激发光具有相同的频率、相位和方向，从而形成激光束。

首先，利用能量输入把介质中的原子或分子从基态激发到高能级。

这个阶段可以通过光电子元件、电热元件等针对不同类型激光器的方法来实现。

如氦氖激光器通过电流激发气体氦和氖之间的气体分子产生放射以产生激光；半导体激光器通过电流激励将其结构中的半导体材料电子激发到激发态；固体激光器通过外加高能脉冲激光器当作激发源，把放大介质中的能级加热到高能态；气体激光器则是把电源的高压放电激发电离气体。

其次，在激发的过程中，激光会在介质中进行多次的受激辐射与自发辐射。

产生激射的方法有三种，即自由辐射、自放散和自准直。

自由辐射是指在介质中的自发辐射产生的光子以无控制的方式传播。

自放散是指光束反射和演散的能量被散射并重新分布在介质中。

自准直是指辅助装置使辐射沿着预定轴线传播。

而在受激辐射的过程中，激发态的原子或分子吸收一个入射光子能量，之后经过一段时间后跳跃到稳态能级释放出两个光子，这两个光子的频率相同、相位相同、波矢相同，因此具有高度聚焦性。

再次，利用一个反射镜维持激光光束的放大。

激光在介质内会进行多次的受激辐射，从而产生了足够的光子数目。

然后，被反射镜内的光子将被扩散，经过多次的反射，使得光子的数目不断增加，最终形成了聚焦的光束。

最后，光束通过另一个反射镜射出，形成了激光束。

这个反射镜只允许波长等于或接近激发波长的光通过，从而排除了其它频率的光。

这使得激光束有着很高的单色性。

总结起来，激光器的工作原理是通过激发介质内的原子或分子，使它们处于激发态，然后通过受激辐射的过程放出原子或分子的能量，产生的辐射与原始的激发光具有相同的频率、相位和方向，最终形成激光束。

这个过程包括激发、放大、镜面反射和放出四个主要的步骤，每个步骤都是实现高质量激光的关键。

激光器产生激光的三个基本结构一、引言激光器是一种能够产生单色、高亮度、几乎无散射的光束的装置，广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。

激光器的基本结构有三种，分别是气体激光器、固体激光器和半导体激光器。

本文将详细介绍这三种激光器的基本结构及其工作原理。

二、气体激光器1. 气体激光器的基本结构气体激光器由放电管和反射镜组成。

放电管是一个密闭的玻璃管，内部填有稀薄气体（如氦氖气），两端分别安装有高压电极和低压电极。

反射镜则是由两个平面镜或球面镜组成，其中一个反射镜具有一定透过率。

2. 气体激光器的工作原理当高压电极加上高电压时，放电管内的气体被电离，形成等离子体。

等离子体中的自由电子通过碰撞使得氦原子发生受激辐射，产生激光。

激光在反射镜间来回反射，形成一个稳定的激光束。

3. 气体激光器的应用气体激光器广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。

其中，二氧化碳激光器被广泛应用于工业加工领域，如切割、焊接和打孔等。

三、固体激光器1. 固体激光器的基本结构固体激光器由放电管和固态材料组成。

固态材料通常是掺有特定元素（如钕）的晶体或玻璃材料。

放电管则是一个密闭的腔体，内部填有闪烁物质（如氙气），两端分别安装有高压电极和低压电极。

2. 固体激光器的工作原理当高压电极加上高电压时，放电管内的闪烁物质被电离，形成等离子体。

等离子体中的自由电子通过碰撞使得掺杂元素发生受激辐射，产生激光。

激光在固态材料中来回反射，形成一个稳定的激光束。

3. 固体激光器的应用固体激光器广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。

其中，钕掺杂的固态激光器被广泛应用于医疗领域，如眼科手术和皮肤美容等。

四、半导体激光器1. 半导体激光器的基本结构半导体激光器由PN结和反射镜组成。

PN结是由P型半导体和N型半导体组合而成的结构，反射镜则是由两个端面反射镜组成。

2. 半导体激光器的工作原理当PN结加上正向电压时，电子从N型区域流向P型区域，与空穴复合产生辐射能量，产生激光。

应用领域 工业领域 军事领域 医疗领域 科研领域
具体应用举例 激光切割、激光焊接、激光打标等 激光制导、激光测距、激光干扰等 激光手术、激光治疗、激光诊断等 量子光学、激光制备材料、光学信息处理等
激光器的发展趋势
1 新型激发剂的出现
新型激发剂的研究成果使得激活介质可以更 高效率地吸收能量，也扩大了激光器的工作 范围。
激光器的能级图
当一个原子或分子被能量激发后，其原本处于低能
激光器的工作过程
在谐振腔内，同种介质的两个反射镜夹持住闪烁的
激发剂
常见的激发剂种类
常见的激发剂有日光灯，放电管，半导体激光器等。
激发剂的选择与影响
不同的激发剂对激光器的性能有很大的影响，包括 输出功率、波长、光束质量以及寿命等。
激光器的分类
总结
激光器的意义和发展前景
激光技术已经在各个领域发挥着重要的作用，也将会为人类的生产和生活带来更多的改变。
学习和掌握激光器的重要性
深入了解激光器的工作原理和性能参数对于应用激光器进行工程设计和科研具有非常重要的 作用。
2 激光器的小型化
激光器可以通过技术手段实现小型化，在便 携性上有了明显的进步，使其在更多场合得 以应用。
3 激光器的高功率化
大功率激光器被广泛应用于工业制造、材料 加工、医疗治疗等领域，提高了激光器材料 加工的效率和加工质量。
4 激光器的多波长化
多波长激光器可以同时输出多种波长的激光， 扩大了激光器的应用领域。
激光器的工作原理
激光器已经成为现代科学和技术的重要组成部分，有着广泛的应用领域。本 课件将详细介绍激光器的工作原理及其应用，以及发展趋势。让我们一起来 深入了解吧！
概述
什么是激光器？

激光的分类及应用激光是一种特殊的光源，具有高度的单色性、方向性和相干性。

根据其不同的特性和应用领域，激光可以被分为多个分类。

本文将介绍激光的分类及其在各个领域中的应用。

一、激光的分类1. 按激光器工作介质分类：- 气体激光器：利用气体放电产生激光，如二氧化碳激光器、氩离子激光器等。

- 固体激光器：利用固体材料产生激光，如Nd:YAG激光器、激光二极管等。

- 半导体激光器：利用半导体材料产生激光，如激光二极管、垂直腔面发射激光器（VCSEL）等。

2. 按激光器工作方式分类：- 连续激光器：输出连续的激光束，适用于需要持续照射的应用，如激光切割、激光打标等。

- 脉冲激光器：输出脉冲形式的激光束，脉冲宽度通常在纳秒至皮秒级别，适用于高精度测量、激光医疗等领域。

3. 按激光波长分类：- 可见光激光器：波长在400-700纳米范围内，适用于显示技术、激光显示器等。

- 红外激光器：波长在700纳米以上，适用于通信、遥感、红外热成像等领域。

- 紫外激光器：波长在400纳米以下，适用于光刻、荧光光谱分析等领域。

二、激光的应用1. 工业应用：- 激光切割：利用高能激光束对材料进行切割，广泛应用于金属加工、纺织品切割等领域。

- 激光焊接：通过激光束的热作用将材料焊接在一起，具有高精度和高效率，适用于汽车制造、电子组装等行业。

- 激光打标：利用激光束对物体表面进行刻印或标记，应用于产品标识、防伪标记等领域。

2. 医疗应用：- 激光手术：利用激光束对组织进行切割、烧灼或凝固，广泛应用于眼科手术、皮肤整形等。

- 激光治疗：利用激光的生物刺激效应促进组织修复和再生，适用于疤痕修复、疼痛治疗等。

3. 通信应用：- 光纤通信：利用激光器将信息转换为光信号进行传输，具有高速、大容量的优势，是现代通信的重要技术。

- 激光雷达：利用激光束进行距离测量和目标探测，广泛应用于无人驾驶、环境监测等领域。

4. 科学研究：- 光谱分析：利用激光的单色性和相干性进行物质的光谱分析，广泛应用于化学、生物学等领域。

♦ Ne原子可以产生多条激光谱线, 图中标明了最强的三条:
0．6328μｍ 1．15 μm 3．39 μｍ
它们都是从亚稳态到非亚稳态、 非基态 之间发生的，因此较易实现粒子数反转。
§4 增益系数
激光器内受激辐射光 来回传播时，并存着
增益 损耗
增益——光的放大；
损耗——光的吸收、散射、衍射、透射 （包括一端的部分反射镜处必要 的激光输出）等。
§6 激光的特性及其应用
★方向性极好的强光束 --------准直、测距、切削、武器等。
★相干性极好的光束 --------精密测厚、测角，全息摄影等。
例１．激光光纤通讯
由于光波的频率 比电波的频率高 好几个数量级，
一根极细的光纤 能承载的信息量， 相当于图片中这 麽粗的电缆所能 承载的信息量。
若 E2 > E 1，则两能级上的原子数目之比
N2
− E2 − E1
= e kT
<1
N1
数量级估计：
T ～103 K；
kT～1.38×10-20 J ～ 0.086 eV;
E 2-E 1～1eV;
N2
− E2 − E1
= e kT
−1
= e 0.086
≈ 10−5
<< 1
N1
但要产生激光必须使原子激发;且 N2 > N1, 称粒子数反转(population粒子数反转 一. 为何要粒子数反转 (population inversion)
从E2 E1 自发辐射的光，可能引起 受激辐射过程，也可能引起吸收过程。
⎜⎛ ⎝
dN 21 dt
⎟⎞ ⎠受激
=
B21ρ (ν
,T
)N 2

激光原理与技术
第一台（红宝石）激光器第一台
激光器
MAIMEN红宝石晶体
激光器
结构
普通光源-----自发辐射
激光光源-----受激辐射
激光又名镭射(Laser，它的全名是“辐射的受激发射光放大”。
(L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation
2．原子间碰撞激发
3．光激发(光泵
二．粒子数反转举例
例. He一Ne
气体激光器的粒子数反转He -Ne激光器中He是辅助物质，Ne是激活物质，He与Ne之比为5∶1 ∼10∶1。
（要产生激光，除了增加上能级的粒子数外，
还要设法减少下能级的粒子数）
♦正好Ne的5S，4S是亚稳态，下能级4P，
3P的寿命比上能级5S，4S要短得多，这样就可以形成粒子数的反转。
3.1激光原理
一.特点：
方向性极好（发散角～10 -4弧度）
脉冲瞬时功率大（可达～10 14瓦）
♦空间相干性好，有的激光波面上
各个点都是相干光源。
♦时间相干性好（Δλ～10-8埃），
相干长度可达几十公里。
相干性极好
亮度极高
按工作方式分
连续式（功率可达104W）
脉冲式（瞬时功率可达1014 W）
三.波长：极紫外──可见光──亚毫米
0．6328μｍ
1．15 μm
3．39 μｍ
它们都是从亚稳态到非亚稳态、非基态之间发生的，因此较易实现粒子数反转。
§4增益系数
激光器内受激辐射光
来回传播时，并存着增益——光的放大；
损耗——光的吸收、散射、衍射、透射
（包括一端的部分反射镜处必要的激光输出）等。

*一球面腔(R1 ,R2 , L)相应的(g1 ,g2) 落在稳定区, 则为稳定腔
*一球面腔(R1 ,R2 , L)相应的(g1 ,g2)落 在临界区(边界线), 则为临界腔
*一球面腔(R1 ,R2 , L)相应的(g1 ,g2)落 在非稳区(阴影区), 则为非稳腔
3.利用稳定条件可将球面腔分类如下:
01
凹凸非稳腔的非稳定条件也有两种:
02
其一是: R2＜0, 0＜R1＜L
03
可以证明: g1 g2＜0
04
其二是: R2＜0, R1+R2＞L
05
可以证明: g1 g2＞1
06
双凸非稳腔
07
由两个凸面反射镜组成的共轴球
08
面腔称为双凸非稳腔.
09
∵ R1＜0, R2＜0 ∴g1 g2＞1
三.如果已有两块反射镜，曲率半径分别为R1、R2，欲用它们组成稳定腔，腔长范围如何确定？
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
令k =R2/R1 例k =2 得直线方程
在稳定范围内做直线AE、DF，
在AE段可得 0<L<R1
同理：在DF段可得 2R1<L<3R1
1
实共心腔——双凹腔 g1＜ 0 ，g2＜ 0 虚共心腔——凹凸腔 g1＞ 0 ，g2＞ 0
2
都有 R1+R2= L g1 g2 =1 （临界腔）
3
光线既有简并的，也有非简并的
4
二.稳定图: 稳定条件的图示
1.作用:用图直观地表示稳定条件,判断稳定状况 *(光腔的)
2.平凹稳定腔:
由一个凹面反射镜和一个平面反射镜组成的谐振腔称为平 凹腔。其稳定条件为：R＞L

激光器的原理
激光器是一种能产生高度聚焦、单色、相干性很强的激光束的装置。

其工作原理基于受激辐射，通常包括以下几个关键组成部分：
1.激活介质：激光器中的激活介质是产生激射光的关键元素。

它可以是固
体（如晶体或玻璃），液体（如染料）或气体（如氦-氖混合物）。

激活介
质通过吸收外部能量（如电流、光或化学反应）获得能级上的激发。

2.泵浦源：泵浦源为激活介质提供能量，使其处于激发状态。

泵浦源可以
是电流注入、光束照射、化学反应等方式。

3.光反馈装置：光反馈装置通常由两面具有反射性质的镜子构成，其中一
个镜子是部分透明的。

这个装置形成了一个光学谐振腔，使得光线在其
中来回反射，同时放大和增强。

4.反射和放大：激活介质中的激发态原子或分子受到泵浦源的激发，并通
过受激辐射的过程释放出能量。

这些能量被反射和放大，来回在谐振腔
中传播。

5.辐射透出：当激光束被放大到足够的强度时，部分透明镜上的一侧会使
其透出。

这样形成的激光束就可以通过外界使用。

以上是一个基本的激光器工作原理，不同类型的激光器可能有特定的差异和补充组成部分。

例如，某些激光器可能需要使用光纤或其他元件进行束流整形、频率调制等操作。

激光器在科学研究、医学、通信、切割焊接、测距测速、激光打印等领域具有广泛应用。

它们的原理和性能特点使得激光技术成
为众多领域的核心技术之一。

控制系统
美国已经将激光武器研究 作为武器发展的主流方向
美国目前的高能激光器计划包括机载激 光ABL 、天基激光SBL、地基激光THEL和 舰载激光武器。未来10年极有可能部署机 载激光武器，地基和机载激光反卫星武器。 未来第2个10年将部署更为先进的飞机自卫 激光器和无人机载战术导弹防御武器。未 来第3个10年可能部署光子战斗机和天基全 球精确光学武器或空间中继激光武器。
+激光传播特点
激光在传播过程中的三个特性：
（1）定向辐射和接收； （2）遇到障碍物反射； （3）以光速传播： 计算公式 L 1/2 ct； t n/f (式中，c-光速30万公里/秒；n-脉冲个数； f-计数器脉冲重复频率)
Байду номын сангаас
激光测距仪的使 用，提高了武器 的首发命中率。
各武器的火控系统 首发命中大于80% 卫星跟踪测距仪
大气传输
发射望远镜 接收望远镜 光电转换器
Laser 调制器 放大器
放大器 解调器
发话器
受话器
优点：抗干扰能力强，保密性好，因为激光传播时发 散角很小不易被探测。结构简单，通信轻便容量大。 缺点：在大气中传输，激光衰减严重，天气影响大， 且光束狭窄，只能直线传播，通信距离范围受到限制。
2、空间激光通信 在外层空间接近真空的环境下进行的激光通信。
化学（武器） 氟化氢（HF）、氟化氘（DF）。 （CdS）
按激励方式分类，有光泵激励、电激励、热激励、化学反 应激励、核激励激光器等。
二、军事应用
激光技术在军事上的运用 （一）激光测距 （二）激光雷达
（三）激光通讯
（四）激光制导 （五）激光侦察
（六）激光武器
（一）激光武器

– 将组织的一部分切片在显微镜下进行病理诊断。
• 光学活检（optical biopsy）
第三十一页，编辑于星期六：十九点 二分。
生物体的光谱测量和诊断
Spectral measurement and diagnosis of organisms
• 临床病理诊断的活检（biopsy）
– 将组织的一部分切片在显微镜下进行病理诊断。
第十九页，编辑于星期六：十九点 二分。
激光器的种类 Types of lasers
• 燃料激光器Fuel laser：
–1966年，人们第一次利用巨脉冲红宝石激光 器泵浦氯化铝酞化菁和花菁类燃料，获得了 受激辐射。此后，染料激光器得到了迅速的 发展。
–特点：输出激光波长可调谐，某些染料波长 的可调节宽度达上百纳米；激光脉冲的宽度 可以很窄（可达10-15秒量级）；输出功率大， 可与固体激光器比拟，并且价格便宜。
• 固体激光器Solid-state laser：
–以掺杂离子的绝缘晶体或玻璃为工作物质。最 常采用的是红宝石、钕玻璃、掺钕钇铝石榴石 等三种。
–特点：输出能量大（可达数万焦耳），峰值功 率高（连续功率可达数千瓦），结构紧凑牢固 耐用。
第十八页，编辑于星期六：十九点 二分。
激光器的种类 Types of lasers
第十四页，编辑于星期六：十九点 二分。
激光器的组成
Composition of laser
产生激光的装置称为激光器。激光器主要 由三部分组成：激光工作物质、谐振腔和 激励源。
第十五页，编辑于星期六：十九点 二分。
激光器的种类 Types of lasers
• 按工作物质
–固体激光器（如红宝石激光器） –气体激光器（如氦氖激光器） –液体激光器（如染料激光器） –半导体激光器（如砷化镓激光器） –自由电子激光器 –化学激光器（如氟化氢激光器）…

单色性好
激光的波长范围很窄，颜色纯度高， 因此其单色性非常好，常用于光谱分 析和精密测量。
相干性好
激光的频率单一且稳定，因此其相干 性非常好，常用于干涉仪和全息成像 等光学实验。
激光的分类
01
02
03
04
按工作物质分类
根据工作物质的不同，激光可 以分为固体激光、气体激光、 液体激光和半导体激光等。
20世纪50年代，随着光学技术和电子技术的不断发展，激光技术开始进入实用阶段。
激光的发展历程
1960年，梅曼发明了第一台红 宝石激光器，标志着激光技术的
诞生。
随后，各种不同类型的激光器不 断涌现，如二氧化碳激光器、固
体激光器、气体激光器等。
随着技术的不断进步，激光技术 的应用领域也不断扩大，涉及到 通信、医疗、军事、工业制造等
激光美白
通过激光照射，能够刺激 皮肤胶原蛋白的再生和修 复，使皮肤更加紧致有弹 性，达到美白效果。
激光脱毛
利用激光能量破坏毛囊的 生长能力，实现永久性脱 毛，具有安全、无痛、效 果持久等优点。
科研实验
激光光谱学
利用激光的特性，研究物质与光 相互作用的规律，广泛应用于化
学、物理、生物等领域。
激光雷达
按输出功率分类
根据输出功率的大小，激光可 以分为低功率激光、中功率激
光和高功率激光。
按波长分类
根据波长的不同，激光可以分 为可见光激光、红外激光和紫
外激光等。
按工作方式分类
根据工作方式的不同，激光可 以分为连续激光和脉冲激光。
04 激光的应用领域
工业制造
激光切割
激光打标
利用高能激光束对材料进行精确切割， 具有切割速度快、精度高、切口质量 好等优点。

激光工作方式：多数以四能级方式工作 激光输出特性： 单色性、方向性优于其它激光器；
频率稳定，易获得连续的激光输出。
激光器装置：激光管（放电管），电极，光谐振腔 光谐振腔：内腔式，外腔式
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
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8.2.2 He-Ne激光器 1.基本结构
2022/11/19
侧面激励： 采用大功率半导体激光器列阵作泵浦光源，
激光输出功率大
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
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8.1.2 红宝石激光器
1. 发光机理 (1)激光工作物质
基质： Al2O3 晶体 掺杂： Cr2O3
（质量比约为0.05 ％）
(2)激光的产生
激光波 长：
694.3nm
4 A2 泵浦
输出功率大，体积小，效率高，适合实现调Q、锁模等技术
8.1.1 固体激光器的基本结构和抽运方式
1. 闪光灯泵浦
脉冲激光器：脉冲氙灯 连续激光器：氪灯，碘钨灯
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
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2. 半导体激光二极管泵浦 端面激励： 装置简单，泵浦光束与谐振腔模匹配良好，
阈值功率低，斜效率高
染料分子的能级图
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
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§8.4 新型激光器
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
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8.4.1 准分子激光器
准分子： Excimer 一种在激发态能够暂时结合成不稳定分子，而 在基态又迅速离解成原子的缔合物，因而也称 “受激准分子”。
准分子的能级结构
脉冲输出能量达百焦耳量级，脉冲峰值功率达

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。