激光原理第一章华中科技大学

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1、激光原理与技术·原理部分任课教师：夏珉EMail：minxiahust@gmail.com电话：13871340539第一章激光概述先修科目几何光学物理光学量子力学参考书目激光原理　国防工业出版社2000年版周炳琨等编量子电子学　科学技术出版社1983年版AmnonYariv，刘颂豪等翻译Lasers,AnthonyE.Siegman,Maple-VailBookManufacturingGroup,1986PrinciplesofLasers,OrazioSvelto,PlenumPress,1998第

2、一章激光概述1.1激光的发展与现状1.2激光产生的机理1.3激光的特性1.4激光器实例1.1激光的发展与现状提到激光时脑海中的第一印象？1.1激光的发展与现状什么是激光？LASER：LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation激光：受激辐射光放大死光：叶永烈《珊瑚岛上的死光》镭射：LASER的音译1.1.1激光发展的历史史前时代17世纪—对光的本性的探求：波动说：以一定方式沿空间传输的波动过程，惠更斯、虎克；微粒说：以经典方式运动着的微小粒子，牛顿；1

3、9世纪：光的波动本性有了进一步发展电磁场理论、麦克斯韦方程组1.1.1激光发展的历史19世纪下半叶发展起来的电磁场理论能够解释光的反射、折射、干涉、衍射、偏振和双折射等现象；然而到了20世纪初，出现了黑体辐射、原子线状光谱、光电效应、光化学反应和康普顿散射等实验现象，这些涉及到光与物质相互作用时能量与动量交换特征的就无法用当时的经典理论来解释。1.1.1激光发展的历史黎明前的黑暗1900年，普朗克提出了能量量子化概念，并因此获得1918年诺贝尔物理学奖；1905年，爱因斯坦提出光子假说并成功解释了光电效应

4、，并因此获得1921年诺贝尔物理学奖；"inrecognitionoftheservicesherenderedtotheadvancementofPhysicsbyhisdiscoveryofenergyquanta""forhisservicestoTheoreticalPhysics,andespeciallyforhisdiscoveryofthelawofthephotoelectriceffect"1.1.1激光发展的历史1913年，玻尔借鉴了普朗克的量子概念提出了全新的原子结构模型，并因此获

5、得1922年诺贝尔物理学奖；1917年，爱因斯坦在玻尔的原理结构基础上，提出了受激辐射理论，为激光的出现奠定了理论的基础；1928年，Landenburg证实了受激辐射和“负吸收”的存在；"forhisservicesintheinvestigationofthestructureofatomsandoftheradiationemanatingfromthem"1.1.1激光发展的历史1947年，Lamb和Reherford在氢原子光谱中发现了明显的受激辐射，这是受激辐射第一次被实验验证。Lamb由于在

6、氢原子光谱研究方面的成绩获得1955年诺贝尔物理学奖；1950年，Kastler提出了光学泵浦的方法，两年后该方法被实现。他因为提出了这种利用光学手段研究微波谐振的方法而获得诺贝尔奖。"forhisdiscoveriesconcerningthefinestructureofthehydrogenspectrum""forthediscoveryanddevelopmentofopticalmethodsforstudyingHertzianresonancesinatoms"1.1.1激光发展的历史19

7、51年,Townes提出受激辐射微波放大，即MASER的概念。1954年，第一台氨分子Maser建成，首次实现了粒子数反转，其主要作用是放大无线电信号，以便研究宇宙背景辐射。Townes由于在受激辐射放大方面的成就获得1964年诺贝尔物理学奖。"forfundamentalworkinthefieldofquantumelectronics,whichhasledtotheconstructionofoscillatorsandamplifiersbasedonthemaser-laserprincipl

8、e"1.1.1激光发展的历史突破1958年Schawlow和Townes在Phy.Rev.上发表论文“InfraredandOpticalMaser”，标志着激光作为一种新事物登上了历史舞台。1960年5月，休斯实验室的Maiman和Lamb共同研制的红宝石激光器发出了694.3nm的红色激光，这是公认的世界上第一台激光器。1.1.1激光发展的历史1960年年中，IBM实验室利用CaF2中的三价铀制成了第一台四能级固体激光器；