现代科技概论与知识产权第6章.ppt
内容提要：本章首先介绍了激光和激光技术的相关概念、激光形成机理、激光和普通光的区别；然后介绍了光电子技术和红外技术的概念、特点及其应用；最后介绍了几种常用激光器、介绍了激光器的应用及前景。本章重点：激光的四大特性、激光与普通光的区别、红外技术的应用及发展、几种常用激光器特性。本章共五节 第一节 激光和激光技术 第二节 激光器 第三节 激光技术的应用 第四节 激光技术的前景 思考题,一、激光 1激光的概念 2激光的形成机理 3激光与普通光的区别 二、激光技术 1激光技术概念 2激光技术的发展历史,第一节 激光和激光技术,一、激光 1激光的概念 激光又名镭射(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，Laser)，是在粒子数在激光器中反转情况下通过受激辐射而实现的光放大，是二十世纪六十年代出现的一种新型光源。,第一节 激光和激光技术,一、激光 2激光的形成机理任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。当处于低能级上的粒子（原子、分子或离子）吸收了适当频率外来能量（光）被激发而跃迁到相应的高能级上（受激吸收）后，总是力图跃迁到较低的能级去，同时将多余的能量以光子形式释放出来。物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。,第一节 激光和激光技术,一、激光,第一节 激光和激光技术,二、激光技术1激光技术的概念激光技术就是探索开发各种产生激光的方法以及探索应用激光的这些特性为人类造福的技术的总称。2激光技术的发展历史(1)1917年，爱因斯坦提出受激辐射。(2)1958年，汤斯和肖洛发表红外与光学激射器，巴索夫和普罗霍罗夫发表实现三能级粒子数反转和半导体激光器建议。,第一节 激光和激光技术,二、激光技术2激光技术的发展历史(3)1959年，汤斯提出制造红宝石激光器的建议。(4)1960年，加州休斯实验室的梅曼制成了第一台红宝石激光器。(5)1961年，我国研制出第一台激光器。(6)1964年，汤斯、巴索夫和普罗霍罗夫分享诺贝尔物理学奖。(7)1961年8月，我国第一台红宝石激光器在长春光机所研制成功,第一节 激光和激光技术,世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器。,梅曼和第一只激光器,第一节 激光和激光技术,二、激光技术2激光技术的发展历史(8)1987年6月，大功率脉冲激光系统-神光装置，在上海光学精密机械研究所研制成功。(9)20世纪80年代，随着光电子和半导体技术的发展，光纤激光器和孤子激光器相继出现，将激光引入了以光电子和微电子为主的时代。(10)此后,在激光器的研制、激光技术的应用以及激光理论方面都取得了巨大进展，并带动了一些新型学科的发展,如全息光学、傅立叶光学、非线性光学、光化学等，激光还与当今的重点产业信息产业密切相关。,第一节 激光和激光技术,二、激光技术2激光技术的发展历史(8)1987年6月，大功率脉冲激光系统-神光装置，在上海光学精密机械研究所研制成功。(9)20世纪80年代，随着光电子和半导体技术的发展，光纤激光器和孤子激光器相继出现，将激光引入了以光电子和微电子为主的时代。(10)此后,在激光器的研制、激光技术的应用以及激光理论方面都取得了巨大进展，并带动了一些新型学科的发展,如全息光学、傅立叶光学、非线性光学、光化学等，激光还与当今的重点产业信息产业密切相关。,第一节 激光和激光技术,一、激光器的分类二、几种常用激光器特性,第二节 激光器,一、激光器的分类1按工作物质性质分类气体激光器、固体激光器、液体激光器。2按工作运转方式分类连续激光器、单次脉冲激光器、重复脉冲激光器，调Q激光器、锁模激光器、单模和稳频激光器、可调谐激光器等等。3按激励方式分类光泵式激光器，电激励式激光器，化学激励激光器（又称化学激光器），核泵激光器。,第二节 激光器,一、激光器的分类4按输出激光的波段范围分类远红外激光器、中红外激光器、近红外激光器、可见激光器、近紫外激光器、真空紫外激光器、X射线激光器等。5按激光器的能量输出分类按激光器的能量输出又可以分为：大功率激光器和小功率激光器。,第二节 激光器,二、几种常用激光器特性1气体激光器(1)原子激光器。(2)分子激光器。(3)准分子激光器。2固体激光器工作物质有红宝石、钕玻璃、钇铝石榴石（YAG）等，是在作为基质的材料的晶体或玻璃中均匀地掺入少量离子，称为激活离子。,第二节 激光器,二、几种常用激光器特性3液体激光器常用有机染料作工作物质，大多数情况是把有机染料溶于乙醇、丙酮、水等，也有以蒸汽状工作的。4半导体激光器以半导体为工作物质，产生激光的方法有P-N结注入式、电子束激发、光激发、雪崩式击穿等。5自由电子激光器凡是利用自由电子与电磁波相互作用所产生的从微波到X射线的受激辐射均称为自由电子激光，是以自由电子为工作物质。,第二节 激光器,气体激光器,第二节 激光器,固体激光器,第二节 激光器,液体激光器,第二节 激光器,第二节 激光器,高能激光武器,第二三节 激光器,半导体激光器,第二节 激光器,激光器发出的激光辐射，具有高定向性、高单色性、高相干性、高亮度性以及可调谐等特点，从而突破了以往所有普通光源和普通光辐射的种种局限性，引起现代各种光学应用技术的革命性进展，它使光学这门古老的科学分支变得面貌一新，而且在物理、化学、医学和军事等方面得到广泛的应用。,第三节 激光器的应用,激光切割,第三节 激光器的应用,美军移动型战术高能激光系统（THEL）的激光发射部分,第三节 激光器的应用,拍摄全息照片的基本光路大致如图。一激光光源（波长为）的光分成两部分：直接照射到底片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到照相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉，底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像。,全息照相的拍摄原理,第三节 激光器的应用,全息照相,第三节 激光器的应用,21世纪，激光技术与电子电力技术、自动化测控技术的完美结合，使激光技术能够更好的为人类创造美好生活。光电产业将取代传统电子产业，光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。,第四节 激光器的前景,1 名词解释：镭射(Laser)、激光技术、光电子技术、红外技术、半导体激光器、自由电子激光器、原子激光器、激光热处理、激光雷达、激光刀、非线性光学效应、光刻技术、全息技术。2 激光形成机理。3 激光和普通光的区别。4 光电子技术和红外技术的特点及其应用。5 给出几种常用激光器。6 激光器的应用及前景。,思考题,
