激光原理及其應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介

1、11激光原理及其應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介物理系物理學(xué)專業(yè)09.2劉娜摘要：激光（LASER）是上實(shí)際60年代發(fā)明的一種光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母縮寫。激光有很多特性：激光是單色的，或者說是單頻的激光是相干光激光是高度集中的。由于激光的這些特性以及經(jīng)過30多年的發(fā)展，激光現(xiàn)在幾乎是無處不在，它已經(jīng)被用在生活、科研的方方面面。關(guān)鍵詞：激光激光原理激光的特性激光應(yīng)用Principleoflaseritsapplicationtec

2、hnologyLiunaClass2Grade2009PhysicsMajDepartmentofPhysicsAbstract:Laser(LASER)isakindoflightsourceontheactual60sinvention.LASERistheEnglish“stimulatedemissionlightamplification“acronym.Laserhasmanyacteristics:lasermonochr

3、omaticisthesinglefrequencylaseriscoherentlightlaserishighlyconcentrated.Becauseoftheseacteristicsofthelaserafter30yearsofdevelopmentthelaserisnowalmosteverywhereithasbeenusedineveryaspectoflifescientificresearch.Keywd:la

4、serlaserprincipleTheacteristicsoflaserlaseraction；1引言1960年，在光學(xué)發(fā)展史上發(fā)生了不尋常的事件：激光器——一種具有極高亮度和極好單色性的新型光源誕辰誕生了。激光器的發(fā)明開創(chuàng)了一個(gè)光學(xué)新時(shí)代，發(fā)展了一門新技術(shù)。同時(shí)還帶動(dòng)了一些新型學(xué)科的發(fā)展，如全息光學(xué)、付里葉光學(xué)、非線性光學(xué)、激光光諧學(xué)和光化學(xué)等。激光到底是什么下面就有關(guān)激光的知識(shí)作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。2激光的原理2.1激光的概念由玻爾

5、的氫原子理論可知，組成物質(zhì)系統(tǒng)的大量原子或分子(以下統(tǒng)稱粒子)是按能級(jí)分布的。絕大多數(shù)粒子處在最低的能態(tài)——基態(tài)。但在常溫下，由于熱激發(fā)，也有少量粒子獲得能量而躍遷到較高能級(jí)的能態(tài)——激發(fā)態(tài)，能量愈高的能級(jí)，粒子數(shù)愈少。處在高能級(jí)的粒子是不穩(wěn)定的，即使在沒有任何外界作用下，粒子也能從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，同時(shí)發(fā)出一個(gè)光子，這一過程叫做自132.2激光的特點(diǎn)1、高單色性一般光線是由多種顏色光合成的，如太陽光是包括可見光波長(zhǎng)范圍，占有波長(zhǎng)很寬

6、，而霓虹燈、水銀燈、鈉光燈、氪燈稱為單色光源，但與激光比所占的波長(zhǎng)還是寬得多。因此利用激光的高單色性特點(diǎn)，可以制成具有更高的精度和量程的精密測(cè)量?jī)x器。2、高方向性常見的聚光燈、探照燈發(fā)射的光束有明顯的擴(kuò)散，而激光的光束發(fā)散角極小，近似平行光，如有一種激光經(jīng)過發(fā)射望遠(yuǎn)鏡后光束u徑為一米，傳輸?shù)?0(30公里后，其光束直徑只有幾米，因此利用激光作遠(yuǎn)距離激光通訊，遠(yuǎn)距離測(cè)量等。3、高亮度性由激光高方向性和透鏡聚焦可以改變光斑大小和控制功率密度

7、，最高亮度比太陽表面亮度高100多億倍。因此激光高亮度、高能量可以用于工業(yè)上對(duì)金屬或非金屬材料進(jìn)行打孔、切割、焊接等加工。在軍事上可以制成各種激光武器，以及在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。4、相干性好即激光的頻率、相位和傳播方向都是相同，屬于相干光源，其光線疊加幅度穩(wěn)定，在時(shí)間上和空間上周期是一定的，故它適用于全息照相，干涉測(cè)量等。2.3激光的產(chǎn)生原理玻爾茲曼分布率告訴我們，工作物質(zhì)處在熱平衡時(shí)，處在高能級(jí)的粒子數(shù)總是遠(yuǎn)小于低能級(jí)的粒子數(shù)。此

8、時(shí)如有一束外來光入射到工作物質(zhì)，那么它將同時(shí)發(fā)生受激輻射和受激吸收，如果吸收大于輻射，則光在工作物質(zhì)內(nèi)傳播時(shí)光強(qiáng)會(huì)越來越弱。如果受激輻射大干吸收，則光在工作物質(zhì)內(nèi)傳播時(shí)光強(qiáng)會(huì)越來越強(qiáng)，好就是獲得光的受激放大，這就是產(chǎn)生激光的原理。3.激光器3.1激光器的分類現(xiàn)在常用的激光器按發(fā)出激光的激活介質(zhì)分有固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光器等；按激光器輸出的工作方式有連續(xù)式和脈沖式的激光器。3.2激光器的組成激光器一般是由三個(gè)部分組成：(1)激活介質(zhì)

9、，如紅寶石、氫一氖氣體等，(2)使激活介質(zhì)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激勵(lì)能源；(3)光學(xué)諧振腔。光學(xué)諧振腔是激光器中最重要的組成部分，光學(xué)諧振腔是指激活介質(zhì)兩端兩塊平行放置的反射鏡之間形成的空間。它有以下三個(gè)方面的作用。(1)維持光振蕩。實(shí)現(xiàn)粒子粒反轉(zhuǎn)的激活介質(zhì)，可以做成光放大器，但還不能成為一臺(tái)激光器。因?yàn)楫a(chǎn)生受激輻射最初的外來光的受激放大，同時(shí)有一部分被吸收，所以它是一個(gè)放大器，但激活介質(zhì)的有限長(zhǎng)度，不可能產(chǎn)生強(qiáng)的受激輻射光。如果在激活介質(zhì)兩