激光器系列实验ppt

《激光器系列实验ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、激光器系列实验张权中国科技大学天文与应用物理系激光器系列实验1.简介2.特征3.原理4.系列实验5.应用简介激光(Laser)，原意是受激辐射放大所产生的光，它是英文（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation)的缩写，激光科学从它的孕育到初创和发展，凝聚了众多科学家的创造智慧，其中美国物理学家C.H.Townes和A.L.Schawlow所做的开创性工作尤为突出,他们量子电子学领域中的基础研究，导致了微波激射器和激光器的发明。简介世界上第一台激光器是美国人梅曼(T.H.Maiman)在1960年

2、5月15日加州休斯实验室制成的红宝石激光器，它是三能级系统，用红宝石晶体做发光材料，用发光度很高的脉冲氙灯做激发光源，获得了人类有史以来的第一束激光，波长为694.3nm.实现了汤斯和肖洛在1958年的预言。T.H.MaimanTownes,CharlesHard1939年在贝尔电话实验室作技术工作，1948年在哥伦比亚大学任教。3年后他产生微波激射的想法，用氨气作放大介质，于1953年12月造出第一台微波激射器。这一研究导致梅曼于1960年获得激光。1967年任加里福尼亚大学教授，在该校开创了射电和红外天文学计划，结果在恒星际空间发现复杂的分子（氨和

3、水）.简介汤斯（Townes,CharlesHard，1915年出生）美国物理学家，因对量子电子学的研究和发明微波激射器，获1964年诺贝尔物理学奖金。他生于美国南卡罗来州的格林维尔，毕业于格林维尔的富尔曼大学，获加州理工学院哲学博士学位。激光的特征激光的空间相干性和方向性时间相干性和单色性激光的高强度（相干光强）激光的空间相干性和方向性1.光束的空间相干性和它的方向性是紧密联系的2.衍射极限激光器的方向性分别为氦氖为固体激光器为半导体激光器为时间相干性和单色性1.时间相干性和单色性存在简单的关系即单色性越高，相干时间越长。2.无源光腔的模式频带宽度时

4、间相干性和单色性一般来说单模稳频气体激光器的单色性最好，一般在106-103赫兹固体激光器的单色性较差，主要因为工作物质的增益曲线很宽，很难在单模下工作。半导体激光器的单色性最差。激光的高强度由于激光的光子简并度极高，激光输出的功率是很高的。提高输出功率和效率是激光发展的重要课题。如固体激光器的调Q和锁膜技术的应用，可使脉宽达到10-12秒。将一个千兆瓦级（109瓦）调Q激光脉冲聚焦到直径为5微米的光斑上，可获得1015瓦/厘米2的功率密度。激光器的分类对激光器有不同的分类方法，一般按工作介质的不同来分类，在可以分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和

5、半导体激光器。另外，根据激光输出方式的不同又可分为连续激光器和脉冲激光器，其中脉冲激光的峰值功率可以非常大，还可以按发光的频率和发光功率大小分类等。激光器的分类1、固体激光器一般讲，固体激光器具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大的特点。这种激光器的工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入少量激活离子，有红宝石和玻璃外，常用的有钇铝石榴石（YAG）晶体中掺入三价钕离子的激光器，它发射1060nm的近红外激光。固体激光器一般连续功率可达100W以上，脉冲峰值功率可达109w.激光器的分类2、气体激光器气体激光器具有结构简单、造价低；操作方便；工作介

6、质均匀，光束质量好；以及能长时间较稳定地连续工作的特点。这也是目前品种最多、应用广泛的一类激光器，占有市场达60％左右。其中，氦氖激光器是最常用的一种。激光器的分类3、半导体激光器半导体激光器是以半导体材料作为工作介质的。目前较成熟的是砷化镓激光器，发射840nm的激光。另有掺铝的砷化镓、硫化铬、硫化锌等激光器。激励方式有光泵浦、电激励等。这种激光器体积小、质量轻、寿命长、结构简单而坚固，特别适于在飞机、车辆、宇宙飞船上用。在70年代末期，由于光纤通讯和光盘技术的发展大大推动了半导体激光器的发展。激光器的分类4、液体激光器常用的是染料激光器，采用有机染

7、料作为工作介质。大多数情况是把有机染料溶于溶剂中（乙醇、丙酮、水等）使用，也有以蒸气状态工作的。利用不同染料可获得不同波长激光（在可见光范围）。染料激光器一般使用激光作泵浦源，例如常用的有氩离子激光器等。它的优点为输出波长连续可调，且覆盖面宽因此也得到广泛应用。激光的原理1.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）

8、，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h