文档介绍：激光的原理及应用班级: 11121 姓名: 杨文杰学号: 1112134 摘要:激当前激光技术发展的越来越迅速和成熟,在我们生活中的各个行业应用的非常广泛。由于激光技术的先进性,精确性,所以在当前,在很多行业都得以应用和实现。本文通过对激光技术的学习,大概阐述了激光产生原理,以及激光在各个方面的应用。关键词:激光原理跃迁谐振腔应用一. 激光简介激光是在 1960 年正式问世的。但是, 激光的历史却已有 100 多年。确切地说, 远在 1893 年, 在波尔多一所中学任教的物理教师布卢什就已经指出, 两面靠近和平行镜子之间反射的黄钠光线随着两面镜子之间距离的变化而变化。他虽然不能解释这一点, 但为未来发明激光发现了一个极为重要的现象。 1917 年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念,奠定了激光的理论基础。激光,又称镭射,英文叫“ LASER ”,是“ Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation ”的缩写, 意思是“受激发射的辐射光放大”。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建议将“光受激发射”改称“激光”。二、激光产生原理 、激光产生的物质基础光与物质的共振相互作用, 特别是这种相互作用中的受激辐射过程是激光器的物理基础。爱因斯坦认为光和物质原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。为了简化问题, 我们只考虑原子的两个能级 1E 和 2E , 处于两个能级的原子数密度分别为 1n 和 2n , 如图 2-1 所示。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为?,并有 2 1 E E h ?? ?。 1E 2E 图 2-1 二能级原子能级图(Ⅰ) 、自发辐射处于高能级 2E 的一个原子自发地向低能级 1E 跃迁, 并发射一个能量为 h?的光子,这种过程称为自发跃迁过程,如图 2-2 所示。 2E 1E 1E 自发辐射光 2 1 h E E ?? ? 2E 图 2-2 原子自发辐射(Ⅱ) 、受激辐射处于高能级 2E 的原子在满足 2 1 ( ) E E h ?? ?的辐射场作用下,跃迁至低能级 1E 并辐射出一个能量为 h?且与入射光子全同光子, 如图 2-3 所示。受激辐射跃迁发出的光波称为受激辐射。图 2-3 原子受激辐射(Ⅲ) 、受激吸收受激辐射的反过程就是受激吸收。处于低能级 1E 的一个原子,在频率为?的辐射场作用下吸收一个能量为 h?的光子, 并跃迁至高能级 2E ,这种过程称为受激吸收,如图 2-4 所示。 2E 2E 1E 入射光 2 1 h E E ?? ? 1E 原子吸收入射图 2-4 原子受激吸收受激辐射和自发辐射的重要区别在于相干性。自发辐射是不相干的;受激辐射是相干的 、激光产生的基本原理和方法 光学谐振腔及其选模和反馈作用由受激辐射和自发辐射相干性可知,相干辐射的光子简并度很大。普通光源在红外和可见光波段实际上是非相干光源。如果能够创受激辐射 2 1 h E E ?? ? 2E 1E 入射光 2 1 h E E ?? ? 1E 入射光 2