激光器的原理及应用PPT(精)研究

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 。
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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。

利用光子学技术，可以实现高灵敏度、高分辨率的医学成 像和诊断。同时，光子学技术还可以用于生物科学研究， 如荧光共振能量转移等技术可以用于研究生物分子间的相 互作用和动力学过程。此外，光子学技术还可以用于光热 治疗、光动力治疗等领域，为癌症治疗等提供新的手段。
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详细描述
超快激光技术可以用于超快光谱学、 超快成像等领域，为物质科学研究提 供新的工具。同时，超快激光技术还 可以用于微纳加工、光刻等领域，提 高加工精度和效率。
光子晶体激光器的研究与应用
总结词
光子晶体激光器是一种新型的激光器件，具 有高效率、高稳定性等优点，在光通信、光 计算等领域具有广阔的应用前景。
随着技术的进步和应用需求的不断增长，激光技术逐渐拓展 到工业、医疗、通信、军事等领域，成为现代科技的重要组 成部分。
激光的重要性和应用领域
激光具有高亮度、高方向性、高单色 性和高相干性等优点，因此在科学研 究、工业生产、医疗卫生、军事等领 域有广泛的应用。
此外，激光还在通信、测量、军事等 领域中发挥着重要的作用，有力地推 动了科学技术的发展和社会进步。
1960年，美国物理学家梅曼发明了第一台红宝石激光器，标志着激光技 术的诞生。
激光的英文名称是“Laser”，是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，意为“受激发射光放大”。
激光的发展历程
激光技术经历了从初步实现到逐步成熟的发展过程，各种不 同类型的激光器也不断涌现，如气体激光器、固体激光器、 液体激光器和半导体激光器等。
例如，在工业领域中，激光可以用于 打标、切割、焊接、热处理等；在医 疗领域中，激光可以用于治疗眼科疾 病、皮肤病、口腔疾病等。

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HDP测定
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HDP测定癌
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光动力学疗法在皮肤科的应用
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什么是光动力学疗法？
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过程:特定波长的激光照射使组织吸收的光敏 剂受到激发，而激发态的光敏剂又把能量传 递给周围的氧，生成活性很强的单态氧。单 态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产 生细胞毒性作用，进而导致细胞受损乃至死 亡。 光动力疗法的作用基础是光动力效应。
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介入式激光诊治仪器 He-Ne激光血管内照射治疗仪； 其他激光源内照射治疗仪 激光手术器械 激光显微手术器； LASIK用角膜板层刀

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激光治癌 激光角膜矫正术 激光治疗心血管症
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激光多普勒技术在生物检测 中的应用
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二、激光多普勒测量的基本原理
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在活组织中激光照射，除热效应外，还有如下 非热效应：

电磁场效应
强场对组织的激励、振动和自由基作用等。

压力和冲击波效应
如脉冲激光在焦点处功率密度达1018W/cm2,可产生可 观的一次压力。

光化效应
不同生物对不同的激光波长具有选择性吸收。
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释放生物效应
对有机染料的光子激活作用，它决定了选择性吸收。
如用不同荧光染色剂在激光的辐射下对光的吸收。 1、一般可以诊断恶性肿瘤，如食道癌，胃癌的早期诊断。 由于癌细胞与正常细胞对荧光染色剂的吸收有很大区别， 一般癌细胞的吸收较强，所以在一段时间后癌细胞中的荧 光染色剂还有相当数量，而正常细胞中已很少有荧光染色 剂，当激光照射时，对激光的荧光图会有很大的差别。 2、可以用于恶性肿瘤的治疗。 如：丫啶撜能被癌细胞所吸收，而对正常细胞很少吸收甚 至不吸收，当激光照射时产生光化学反应，达到杀死癌细 胞的目的。这种效应也称为趋光性效应。

e TEM00 模： g00ol r1r2 (1 00 ) 1
e TEM
模：
01
g01ol
r1r2 (1 01 ) 1
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激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
激光器以 TEM00
模单模运转
5
横模选择原理
与横模阶数无关的损耗： 腔镜透射率，腔内元件吸收、散射损耗等
与横模阶数相关的损耗： 衍射损耗
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纵模选择方法
标准具透过率：
T (
)
(1
(1 R)2
R)2 4R sin2(
2
)
1
1 4R (1 R)2
sin 2 (
2
)
标准具透射峰对应的频率：
m
m
c
2d cos
m q
单纵模输出
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激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
m
osc
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纵模选择方法
3. 复合腔法
用一个反射干涉系统代替腔的一个端面反射镜， 则其组合反射率是频率的函数。
决定横模鉴别能力的因素：
10 00 、 d
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10 / 00 值与菲涅耳数N的关系
10 00
随N增加而变大
d
随N增加而减小
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横模选择方法
改变谐振腔的结构和参数：气体激光器 在一定谐振腔内插入附加选模元件：固体激光器
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7.2.2 稳 频 方 法
主动稳频技术：
选取一个稳定的参考标准频率，当外界影响使激光频率偏 离此特定的标准频率时，鉴别器产生一个正比于偏离量的误 差信号，此误差信号经放大后又通过反馈系统回来调节腔长， 使激光频率回到标准的参考频率上，达到稳频目的。

激光物理
利用激光的特点和研究光与 物质相互作用规律的一门学 科，具有深入揭示特点进行化学反应的引 发和调控，具有高效、环保 、可控性强等特点。
激光生物学
利用激光的特点和研究生物 体系结构和功能的学科，具 有深入揭示生命现象和本质 的特点。
激光的色纯度受到光学元件的 限制，难以达到完美的单色性 。
激光的相干性会导致其光束发 散角较小，传输距离有限。
未来展望
随着科技的不断发展，未来有望通过新材料、新技术的研发，提高激光的输出功率 和单色性。
探索新型的激光产生机制，如超快激光、量子级联激光等，将为科技发展带来新的 突破。
结合其他技术领域，如人工智能、物联网等，实现激光技术的智能化和网络化，拓 展其在各行业的应用前景。
《激光产生的原理》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 激光简介 • 激光产生的原理 • 激光的应用 • 激光的未来发展 • 总结
01
激光简介
激光的定义
01
激光定义：激光是由原子或分子 等物质在受到外部能量激发后， 自发辐射产生的相干光。
02
激光的产生需要满足三个基本条 件：工作物质、激励能源和光学 谐振腔。
高亮度
由于光的相干性，激光可以形 成高亮度的平行光束。
03
激光的应用
工业领域
激光切割
激光焊接
利用高能激光束对材料进行精确切割，具 有高效、精准、环保等优点。
通过激光束的高能量实现金属或非金属材 料的连接，具有焊接强度高、变形小、精 度高等特点。
激光打标
激光清洗
利用激光的高能量密度在各种材料表面进 行标记和刻蚀，具有标记清晰、耐久性好 、适用范围广等优点。
激光美容

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
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8.2.2 He-Ne激光器 1.基本结构
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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
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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
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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
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§8.4 新型激光器
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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

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同理1s2 2s2 ..均有四个能级
记为2s和3s态
（2） 1s2 2s2 2 p53p情况
相当于一个2p 电子和一个3p 电子耦合
2p 电子
l1

1,
s1

1 2
3p 电子
l2
1, s2

1 2
L 0,1, 2 S=0，1
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激发过程：
a、二步过程
高气压放电过程
Ar原子与电子碰撞形成Ar ，Ar 再与电子 碰撞被激发到高能级。
A（r 3P6） e Ar（ 3P5） 2e
Ar（ 3P4ns） e(n 4,5)
Ar（ 3P5）
e


Ar（ 3P
CO2分子除了振动还有 转动，转动量子数用
J表示。
转动跃迁的选择定则：
J =J上 J下 0，1 J =-1，P支跃迁，J =+1R支跃迁；
J =0，Q支跃迁
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三、其他几种气体激光器 1.氩离子激光器 输出波长488nm和514.5nm 能量转换效率很低，10-4 105范围
一、He-Ne激光器的发光机理 在He-Ne激光器中，He原子只起到传递能量的作用， 实际发光的是Ne原子，Ne原子属于惰性气体。 Ne原子有10个核外电子 基态电子组态：1s2 2s2 2 p6
激发态：1s2 2s2 2 p53s 1s2 2s2 2 p53p 1s2 2s2 2 p5 4s 1s2 2s2 2 p5 4p 1s2 2s2 2 p55s