激光原理及其应用技术简介

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1、激光原理及其应用技术简介物理系物理学专业09.2刘娜摘要：激光（LASER）是上实际60年代发明的一种光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母缩写。激光有很多特性：激光是单色的，或者说是单频的;激光是相干光;激光是高度集中的。由于激光的这些特性以及经过30多年的发展，激光现在几乎是无处不在，它已经被用在生活、科研的方方面面。关键词：激光激光原理激光的特性激光应用PrincipleoflaseranditsapplicationtechnologyLiunaClass2,Grade2009PhysicsM

2、ajorDepartmentofPhysicsAbstract:Laser(LASER)isakindoflightsourceontheactual60'sinvention.LASERistheEnglish"stimulatedemissionlightamplification"acronym.Laserhasmanycharacteristics:lasermonochromatic,oristhesinglefrequency;laseriscoherentlight;laserishighlycon

3、centrated.Becauseofthesecharacteristicsofthelaserandafter30yearsofdevelopment,thelaserisnowalmosteverywhere,ithasbeenusedineveryaspectoflife,scientificresearch.Keyword:laserlaserprincipleThecharacteristicsoflaserlaseraction；1引言1960年，在光学发展史上发生了不寻常的事件：激光器——一种具有

4、极高亮度和极好单色性的新型光源诞辰诞生了。激光器的发明开创了一个光学新时代，发展了一门新技术。同时还带动了一些新型学科的发展，如全息光学、付里叶光学、非线性光学、激光光谐学和光化学等。激光到底是什么?下面就有关激光的知识作一个简单的介绍。2激光的原理2.1激光的概念由玻尔的氢原子理论可知，组成物质系统的大量原子或分子(以下统称粒子)是按能级分布的。绝大多数粒子处在最低的能态——基态。但在常温下，由于热激发，也有少量粒子获得能量而跃迁到较高能级的能态——71激发态，能量愈高的能级，粒子数愈少。处在高能级的粒子是不稳

5、定的，即使在没有任何外界作用下，粒子也能从高能级跃迁到低能级，同时发出一个光子，这一过程叫做自激发射。所发光子的频率为：。粒子的自发辐射是一个随机过程，各粒子彼此独立的互不相关地发光，它们发光开始的时间不同，光的传播方向不同，光的相位之间也没有一定的关系。所以自发辐射产生的光是非相干光。但是下面的情况就不同了。处在高能级的粒子，在一个能量等于两能级之差（）的光子作用下，从高能级跃迁到低级并发射一个光子，这一过程称为受激辐射。与自发辐射不同，受激辐射一定要在外来光的作用下发生并发射一个与外来光完全相同的光子，也就是

6、说受激辐射产生的光与外来光的频率相同，振动方向相同，相位相同，并且传播方向相同，所以它们是相干光。受激辐射产生的光加上原来的外来光，结果光在传播方向上光强得到放大，如图2所示。所谓激光是受激辐射光放大。除了受激辐射外，还存在着受激吸收，受激吸收是处在能级E的粒子，吸收受一个能量为的光子后跃迁到高能级的过程，简称吸收。吸收使通过物质的光子数减少，而使处在激发状态的粒子数增加。对包含大量粒子的系统来说，一个粒子的自发辐射光相对其它粒子而言就是外来光，客观存在可以引起激发态粒子的受激辐射，也可以被低能态粒子吸收，所以自

7、发辐射、受激辐射和吸收这三种过程是同进发生的，在不同的条件下，发生的主要过程是不同的。例如普通光源主要是自发辐射，激光器中发射的光主要是受激辐射产生的。2.2激光的特点711、高单色性一般光线是由多种颜色光合成的，如太阳光是包括可见光波长范围，占有波长很宽，而霓虹灯、水银灯、钠光灯、氪灯称为单色光源，但与激光比所占的波长还是宽得多。因此利用激光的高单色性特点，可以制成具有更高的精度和量程的精密测量仪器。2、高方向性常见的聚光灯、探照灯发射的光束有明显的扩散，而激光的光束发散角极小，近似平行光，如有一种激光经过发射

8、望远镜后光束u径为一米，传输到10(30公里后，其光束直径只有几米，因此利用激光作远距离激光通讯，远距离测量等。3、高亮度性由激光高方向性和透镜聚焦可以改变光斑大小和控制功率密度，最高亮度比太阳表面亮度高100多亿倍。因此激光高亮度、高能量可以用于工业上对金属或非金属材料进行打孔、切割、焊接等加工。在军事上可以制成各种激光武器，以及在农业、医疗等领域的应用。4、相干性好即