最新高等激光物理学课件合集（中科院研究生院）

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1、高等激光物理学奚婷婷中国科学院研究生院物理学院课程说明参考书:1.《高等激光物理学》高等教育出版社李福利编著2.《激光物理基础》哈尔滨工业大学出版社王雨三，张中华主编3.《激光物理》北京邮电大学出版社卢亚雄，余学才，张晓霞编著4.《PrinciplesofLasers》OrazioSvelto,Springer5.《LaserTheory》HermannHaken,Springer-Verlag,1984课程说明主要内容:激光器的基本概念、速率方程理论,半经典理论和全量子理论课程要求:30%平时+70%笔试officehour:周五3、4节，N606联系方式:ttxi@gucas.ac.

2、cn第一章激光器的基本概念Laser:LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation激光器:利用受激辐射实现光的放大•1917年--爱因斯坦--受激辐射发光过程的提出从理论上预言了产生激光的可能性，然而这种可能性变为现实经历了几十年。•1954年--汤斯等人实现了微波的受激放大除了工作波长位于微波波段以外，工作原理已和激光非常接近。•1958年--肖洛和汤斯提出将微波量子放大器的原理推广到光波领域。•戈登等研究了包含两个球面镜的光谐振腔的工作模式，并证实了它具有稳定的准直性和较低的衍射损耗，还推导出高斯场模横向分布的最低阶横模TEM。0

3、0•1960年–梅曼在休斯实验室成功地制造出红宝石激光器•此后，激光高速发展，各种气体、固体、染料和半导体激光器相继出现，许多相关技术开发出来，激光器在各个领域内广泛应用。•1961年–中国科学院长春光机所在王大珩领导下，用国产红宝石制造出中国第一台红宝石激光器。•1961年–R.W.Hellwarth发明Q开关技术。•1962年–L.E.Hargrave研究成功锁模技术。•1964年–N.G.Basov和中国科学院王淦昌独立提出利用激光进行核聚变的初步物理模型。•1964年–美国的理论物理学家兰姆提出了气体激光的半经典理论，成功地解释了在气体激光的功率曲线中心出现的凹陷（兰姆凹陷），为

4、气体激光的饱和吸收稳频奠定了理论基础。•1966年–高锟在英国标准电信实验室建立光纤通信的物理模型。研究成果成为光通信和激光光电子学的重大里程碑。•1981年–A.Schawlow和N.Bloembergen荣获1981年诺贝尔物理学奖，表彰他们在激光光谱学方面的开创性贡献。•1997年–朱棣文，C.Cohen-Tannoudji和W.Phillips获得诺贝尔物理学奖，表彰他们在激光捕获和冷却原子领域的开创性研究成果。•1999年–A.Zewail获得诺贝尔化学奖，表彰他在飞秒化学领域所做出的卓越贡献。•2005年–J.L.Hall和T.Hansch荣获诺贝尔物理学奖，表彰他们在精密激

5、光光谱分析所做出的贡献，以及发明飞秒“光学频率梳技术”，使光学频率测量获得重大进展。•2005年的诺贝尔物理学奖同时颁发给R.J.Glauber，以表彰他对量子光学的贡献。•高锟分享了2009年的诺贝尔物理学奖，以表彰他在光纤通信研究中做出的开创性贡献。1.激光器的产生条件光与物质相互作用EN,22自发辐射hEE21EN,11受激辐射hEE21受激吸收hEE211.激光器的产生条件E,N22hEEhEE2121hEEE,N2111自发辐射受激辐射受激吸收单位体积，dt时间内，单位体积，dt时间内，单位体积，dt时间内，自发辐射的粒子数受激辐

6、射的粒子数受激吸收的粒子数dN21ANdt212dN21BN212dtdN12BN121dtA21自发辐射系数B21受激辐射系数B12受激吸收系数光能密度A,B与B统称为爱因斯坦系数2121121.激光器的产生条件爱因斯坦系数的关系(A,B与B)212112考虑一个达到热平衡的空腔系统T组成腔壁的粒子吸收和发射的光子数相等各能级粒子数符合玻尔兹曼分布空腔中的辐射场将有一个稳定的分布组成腔壁的粒子吸收和发射的光子数相等dN21dN21dN12A21Ndt2B21Nd2tB12Nd1tA121BBN211211BN212Ng22hvkT/各

7、能级粒子数符合玻尔兹曼分布eNgA11121BBg121hvkT/21e1Bg212普朗克黑体辐射公式:空腔中频率为的光能密度381hvce3/hvkT13A8hv21BgBg3121212Bc211.激光器的产生条件E,N22hEEhEE2121hEEE,N2111自发辐射受激辐射受激吸收dNANdt21212dNBNdt21212dNBNdt12121激光的产生