[精品]浅谈激光

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1、浅谈激光曾飞渊（请选择——作演讲报告：不愿意。）院系：物理学院学号：00404727Email地址：z®jason@126.com引言激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译,是取自英文"LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiationn的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放人”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森的建议将“光受激发射”改称“激光”。激光是20世纪以来，继原子能、

2、计算机、半导体之后，人类的乂一重大发明。它的原理早在1917年就已经被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到1958年激光才在实验室被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需耍的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。激光的历史1916年爱因斯坦提岀的“自发和受激辐射”理论是现代激光系统的物理学基础。但是，在此之后的40多

3、年里，一直没有人在实验室证实受激辐射的存在。20世纪50年代由于无线电技术的迅速发展，Schawlow和Townes依据爱因斯但的理论，将电磁波的研究范围从短波扩大到微波波段，研究成功了当时被称为MASER的一种仪器，即微波激射器，又称微波量子放大器，这种设备可使微波束更趋于集中。1958年，Schawlow和Townes乂将微波激射器原理从微波扩大到了光谱波段，提出了激光器理论。1960年，TheodoreMaiman成功地应用人工合成的淡红色宝右晶体制造出世界上第一台激光器，为输出波lx694.3nm，脉能400mJ

4、的相T光，被称做激光。1960年前苏联科学家H.「•巴索夫发明了半导体激光器。1961年，Java等研制成功了波长1150nm.近红外线的氨冠（He—Ne）激光器,同年，Johnson发明了掺钏锂铝石榴石（Nd:YAG）激光器1962年，Bennett研制成功了波长为488nm的氟（Argon）激光器1964年，Pate等又发明了二氧化碳（CO2）激光器。随后，多种固体、气体和半导体激光器相继问世，标志着一门新兴学科——激光技术的形成。激光的产生原理若原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1,两个能级E2和E1上的

5、电子占据数为N2和N1。在热平衡情况下，N2总是小于N1,所以受激吸收跃迁占优势，光通过物质时通常因受激吸收而衰减。外界能量的激励，比如在外来光子（hv=E2・El）的诱导下受激辐射强度将大于受激吸收，可以破坏热平衡而使N2>N1,这种状态称为粒子数反转状态：N2>N1是产生激光的必要条件(a)(b)(c)在这种情况匚受激发射跃迁占优势。光通过一段长为1的处于粒了数反转状态的激光工作物质（激活物质）后，光强增大eGl倍。G为正比于（N2・N1）的系数,称为增益系数，其大小还与激光工作物质的性质和光波频率有关。一段激活物质

6、就是一个激光放大器。如果,把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少冇一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中，处于高能级的粒了会产生各种方向的口发发射。其屮，非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播，当它在激光物质中传播时，光强不断增如果谐振腔内单程小信号增益G01大于单程损耗8（001是小信号增益系数），则可产生自激振荡。原了的运动状态可以分为不同的能级，当原了从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低

7、能级向高能级跃迁（所谓受激吸收人然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会冇光子射出，从而产生激光。【光的特点（一）定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起來向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出,光束

8、的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表而的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向刀球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。（二）亮度极高在激光发明前，人工光源中高压脉冲毎灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红