最新激光脉冲技术教学讲义PPT.ppt

《最新激光脉冲技术教学讲义PPT.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、激光脉冲技术主要内容3.1相干光源、非相干光源与激光3.2光与物质相互作用理论——激光产生与传播基础3.3激光产生的条件3.4激光器的基本结构及输出3.5激光的特点3.6激光器的种类3.7激光脉冲技术3.8激光选模技术3.9激光稳频技术3.10其他激光技术3.1相干光源、非相干光源与激光如同电子学中的电源一样，光电子学中第一个接触的便是光源。光源器件主要是指电光变换器件，分成相干光源和非相干光源，如表3-1。表3-1光源器件分类着重由电转换成光的能量转换效率和颜色着重显示图象的清晰度、对比度、色彩饱和度等着重光的单色性和高速脉冲性3.1相干光源、非

2、相干光源与激光——激光激光：受激放大光发射Laser，(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation)单色亮度高出射光强远大于入射光强相位整齐方向性好强度高为信息处理提供了稳定的载息媒介。3.1相干光源、非相干光源与激光——激光1916年，美国爱因斯坦，提出概念，指明获得途径(《关于辐射的量子理论》)1954年，美国汤斯（C.H.Townes），研制成功MASER(致冷氨分子)，1958年，美国和前苏联科学家几乎同时提出了实现激光振荡的具体设想：美国肖洛（A.L.Schawlow）/汤斯（C.H

3、.Townes）（“红外和光学振荡器”）前苏联N.G.Basow/M.Prohorov(实现三能级粒子数反转和半导体激光器的建议)1960年，美国梅曼(T.H.Maiman)红宝石激光器问世（波长694.3nm）从理论到实现历时44年，原因有二：当时对激光的社会需求不迫切，还没有引起资助部门的注意，学者受微波振荡器金属封闭腔模型束缚，没有找到技术关键3.1相干光源、非相干光源与激光——激光1960年秋，美国Javan等1.15m连续振荡He-Ne气体激光器。1962年，美国Nathan、Hall和Quist77KGaAs半导体激光器。1966年，

4、Sorokin等激光泵浦若丹明6G可调谐液体有机染料激光器。1966年，美国Dimmock、Bulter、Melngailis等低温工作窄带半导体近红外可调谐激光器。1970年，美国Lin等双异质结连续振荡半导体激光器。1980年后，等离子体激光器、超晶格量子阱激光器、光纤激光器、分布反馈(DFB)激光器、分布布拉格发射(DBR)激光器、超快激光器波长：紫外、可见、红外峰值功率：〉100TW量级最高平均功率：〉MW量级调谐范围：从200nm延伸到4m。3.1相干光源、非相干光源与激光——非线性相干光源来源：激光与各种非线性光学材料相互作用1961

5、年，美国Mc.Clung和Hellwarth发明激光调Q法，开辟道路。1962年，Woodburg等，受激喇曼激光器1969年，美国Patel等，自旋反转喇曼激光，1965年，美国与苏联成功实现光参量振荡，获得了另一种可调谐相干光源。1968年，开始利用锁模技术制造超短脉冲激光器1969年获得亚皮秒（10-13秒）光脉冲，现4-5飞秒(10-15秒)激光器已商品化，向阿秒10-18秒）进军。1970年，Mooradian等，宽可调谐范围高效连续振荡自旋反转喇曼激光器。1971年，美国Dewey，用光差频法获得波长可调的红外光源；1972年，日本俊藤

6、等，用和频产生出黄光；三次谐波产生、光整流效应等也相继得以实现。3.1相干光源、非相干光源与激光——信息光电子技术对光源的要求信息光电子技术对光源的要求单色性高速脉冲性方向性可调谐性高能量密度激光正是满足这些条件的最好的光源3.2光与物质相互作用理论——激光产生与传播基础3.2.1光与物质相互作用的经典理论分析经典电子模型：研究光与物质相互作用微观过程的有效方法可以阐明激光产生及其在激光介质或其他介质中传播规律的物理本质，光电子一般研究光在晶体中的运动——光辐射场与周期性变化晶体作用。1.光与物质相互作用的经典模型介质的极化强度：单位体积中的电偶极

7、矩P式中，N为单位体积中粒子数。还可用宏观物理量——极化率和介电常数ε来描述介质对光波场的响应，则，P与外加电场E的关系：3.2.1光与物质相互作用的经典理论分析组成物质的原子或分子体系在入射光波的电场下感生电偶极矩，进而产生电磁波辐射。原子中的外层电子受核和邻近原子的与位移成正比的库仑力作用，位移不大时表示为：K：弹性系数，x：电子偏移平衡位置距离，m：电子质量，：电子固有频率。电子在原子内部的运动形成固有频率为0的等幅简谐振子，向外辐射电磁波，辐射场又对电子产生反作用，产生与电子速度成正比的阻尼力；光波电磁场入射，对阻尼振子施加一个电磁力作用

8、，电子运动方程变为：不失普遍性，考虑入射光场为简谐电场情况，则瞬时电场E(t)与位置偏移x(t)为：3.2.1光与物质相互