07_激光技术与应用

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1、先进制造技术AdvanceManufacturingTechnoIogy主讲：信箱：电话：办公室：教学楼2009年11月常州轻工职业技术学院选修课程根据个人兴趣和课题自选（先进制造技术）要求：1、文字通顺，全篇有逻辑关系，说不清楚的地方可用图表表示。2、篇幅3000～5000字，A4纸打印，（具体格式见后面）。3、时间最晚为16周星期五，以班级为单位交到办公室。4、如有全篇相同内容超过50%的小论文，视同抄袭。基本要求课程内容1概述2现代数控技术3机器人技术4虚拟制造技术5绿色制造技术6计算机集成制造系统7制造业信息化8质量管理意识95S管理的真谛10六西格玛管理法11ISO9000标准知识

2、培训12发明改变世界激光技术与应用§1.激光的基本原理§2.激光技术应用简介§3.激光技术的基本内容§4.激光技术的前景激光技术、计算机技术、原子能技术、生物技术,并列为二十世纪最重要的四大发现。是人类探索自然和改造自然的强有力工具。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。激光的发展历史从历史来看，任何科学发明或科学发现，都不外是两条道路：一是自然界业已存在，当人们自觉或不自觉地发现以后再产生理论，并加以证明和利用，如万有引力、氧气、电磁等，这种情况称为“科学发现”；二是自然界（至少地球上的自然界）并不存在的事物，但人们先从理论上推导、预测，然后再通

3、过努力加以证明和实现，如相对论、核衰变、核聚变等，这种情况称为“科学发明”。而后者则更有科学理论性和挑战性，激光的诞生过程就是属于后者。激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。激光发明的理论基础可以追溯到1917年，著名的物理学家爱因斯坦在研究光辐射与原子相互作用的时候发现，除了受激吸收和自发辐射跃迁过程外，还存在受激辐射跃迁过程。20世纪50年代初，电子学和微波技术的应用提出了将无线电技术从微波推向光波的要求。1952年美国马里兰大学的韦伯开始应用以上理论去放大电磁波。从微波振荡器到光波振荡器微波振荡器的实现原理：一个尺度和波长可比拟的封闭的谐振腔；利用自由电

4、子与电磁场的相互作用实现电磁波的放大和振荡。1954年，美国的汤斯(CharlesH.Towns)、苏联的巴索夫(NikolaiG.Basov)和普洛霍洛夫(AleksanderM.Prokhorov)第一次实现了氨分子微波量子振荡器(Maser),抛弃了利用自由电子与电磁场的相互作用实现电磁波的放大和振荡，利用原子或分子中的束缚电子与电磁场的相互作用来放大电磁波。1958年，汤斯和肖洛(ArthurL.Schawlow)抛弃了一个尺度和波长可比拟的封闭的谐振腔，提出了利用尺度远大于波长的开放式光谐振腔，实现了激光器的新思想。布隆伯根(NicolaasBloembergen)提出了利用光泵浦

5、三能级原子系统实现原子数反转分布的新构想。汤斯和肖洛在PhysisRevies上发表论文，指出了实现受激辐射为主的可能性，并给出了实现这个愿望需要满足的条件。C.H.TownesA.M.ProkhorovN.G.Basov汤斯1954年在量子电子学研究中实现了氨分子的粒子数反转，研制了微波激射器和激光器；普罗霍洛夫和巴索夫1958年几乎同时在量子电子学的基础研究中，根据微波激射器和激光器原理研制了振荡器和放大器。以上工作导致了激光器的发明。TheNobelPrizeinPhysics1964（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）

6、的缩写。1960年，美国物理学家梅曼（Maiman）在实验室中做成了第一台红宝石(Al2O3:Cr)激光器。我国于1961年研制出第一台激光器，从此以后，激光技术得到了迅速发展，引起了科学技术领域的巨大变化。光是（波长较短的）电磁波“激光”（LASER）一词是受激辐射光放大1960年7月，世界第一台红宝石固态激光器问世，标志了激光技术的诞生。美国休斯公司实验室梅曼演示的。波长为694.3nm的激光40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光

7、学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。§1.激光的基本原理按量子力学原理，原子只能稳定地存在于一系列能量不连续的定态中，原子能量的任何变化（吸收或辐射）都只能在某两个定态之间进行。我们把原子的这种能量的变化过程称之为跃迁。光子与物质原子相互作用过程中，存在三种类型的跃迁。即：吸收、自发辐射和