激光的基本知识培训课件
激光产生的原理
二、激光产生的三要素 从图上可以看出，凡非腔轴方向的自发辐射，尽管它也可以诱 发激发态上的粒子产生光放大，但因介质体积有限，腔侧面又 是敞开的，终将逸出腔外。所以，产生激光的作用不大。唯独 沿腔轴方向的自发辐射才起作用。每当它碰到镜面时，便被反 射沿原路折回，又重新通过介质不断诱发激发态上的粒子产生 受激辐射光放大。由于受激辐射光在腔镜间往返运行，介质被 反复利用，腔轴方向受激辐射光就越来越强。其中一部分从部 分反射镜端射出，这就是激光；
量级，而高功率钕[nǚ]玻璃激光则比太阳亮16个数量级。 2、方向性好
激光的方向性很好，它能传播很远距离而扩散面积很小， 接近于理想的平行光 3、单色性好
激光为单色光，它的发光光谱宽度，比氪灯的光谱宽度窄 几个数量级。
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二、激光的特点 正是由于激光的上述三个特殊优点，人们把它用于焊接之
中，聚焦后在焦点上的功率密度可高达106～1012W/cm2，比寻 常的焊接 热源高几个数量级，成为一种十分理想的焊接热源。
2
一、激光产生的基本理论
跃迁。发出或吸收的光的频率满足普朗克公式（hv=E2-E1，h为 普朗克常数6.626×10-34J·s，v为光的频率，E2和E1分别为高 能级和低能级的能量）。
2、自发辐射、受激吸收和受激辐射 由于物质有趋于最低能量的本能，处于高能级E2上的
原子总是要自发跃迁到低能级E1上去，如果跃迁中发出光子， 这个过程称为自发辐射。处于低能级E1上的原子，吸收外来 能量后跃迁到E2上，则称之为受激吸收。
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Байду номын сангаас
思考与练习
1、激光产生的三要素是什么？ 2、受激辐射过程中外来光子的频率应满足什么关系式？ 3、受激辐射和自发辐射有本质的区别？ 4、激光器的激励源——光泵作用是什么？ 5、是不是任何物质都可以作为激光的工作物质？只有具备什么
激光治疗仪培训
梅曼教授
----世界上最伟大的科学家2之020一/11/21
激光治疗仪培训
什么是激光
• 激光:是一种非自然光，是由激光器产生的一种光，又称
为受激辐射光。
• 激光、原子能、计算机、半导体被称为20世纪四大发明。 • 激光按其强度可分为:强激光和弱激光。
激光
四大特性
单色性 偏振性
干涉性 方向性
2020/11/21
热作用
压力作用
弱激光不会直接造成不可逆
激光照射到人体上形成一
损伤可促使血管扩张，血液流动 种压力(光压)如激光呈大功率
加强从而改善局部的营养状态促 脉冲状态,则产生的压力强若激
进和伤 缓口解和肌溃肉疡痉的挛愈等合作还用具有刺镇激痛效应
光聚焦功率为10 可达40g/cm
W／cm
其压力
弱激光不会对生物组织造
成损伤又能促进病灶组织
光化学作用恢复正常状态
电磁场作用
利用激光能量激活体内某些
高功率激光所产生的强
化学反应其中包括光致分解、光 电磁场可以使生物组织发生
致氧化、光致聚合、光致敏化等 明显的变化
四种主要类型
2020/11/21
激光治疗仪培训
激光刺激效应
对神经系统的作用
对内分泌腺的影响
对心血管作用
对血液系统的作用
对骨骼的作用
对机体免疫功能的影响
对皮肤、肌肉的作用
对细菌的作用
对用血对，激对弱态对杀对杀对神 。 流 骨 皮 加 光 内 激 血 、 机 伤 细 伤弱激弱激弱心激对经速骼肤强照分光液抗体侵菌侵激光光激激血光中系度的、细射泌可系脂免入的入光可照光光管照枢统加作肌胞肌腺以统质疫的作的射 可 可照以作射神的快用肉的肉的调的过功病用病射激皮引以用穴经作，的新，影节作氧能原原— —骨发肤起调—位系用血作生可响肾用化的体体— —组相组血节—、统循用，对上；影，，—— —织液机织应反、环促肌腺纠响达达—— —，部，变体射自改进肉功正到到-—有位可化的-区主-善肉组能脂消消刺的使，免、神。芽织、代灭灭成如疫激免局经组兴甲谢的的骨疫纤：功部系织奋状异作目痂功维改能可统和性腺常用的生能细变，以和毛传功；。。胞血从长，引周发导能改，从数液而起围生功和善促而目流增血神长能前微使增增变加管经，产列循加学机骨加扩均进 生 腺 环折机，性体张有而影功等愈体加质抵明使响能作合抵速，抗显创。用胶改力作抗的伤。用力原善，刺愈的血激合形流作；成状
激光测距原理培训讲义PPT(含计算公式解析)
二、光电读数（图9-4） 图9-4
因为
s
1 ct 2
1cN 2
fT
( fT 为晶振频率)
测距仪的最小脉冲正量δ为：
令N=1
则 c
2 fT
例：设fT=150MHz=1.5×108Hz，C=3×108m
则：
3 10 8 2 1.5 10 8
1m
三、测距精度
对S
CN 2 fT
则Pe Pt T / Pt T 1 2
式中：ρ——目标漫反射系数 Tα——大气单程透过率
3、测距仪光接受系统能接受到的激光功率Pr
Pr=Pe·Ωr·Kr
Ωr——目标对光接收系统入瞳的张角（物方孔径角）
所对应的立体角
r
Ar R2
Kr——接收光学系统透过率
§9-3 相位激光测距
一、相位测距原理 通过检测被高频调制的连续激光往返后和初始信号的
相位差可使测距精度大大提高。 连续激光经过高频调制后成为高频调制光，设调制频
率为fυ，如图9-11所示。 激光往返一周的时间t可以用调制波的整数周期数及不
足一个周期的小数周数来表示。
图9-11
t N 1 2 f
4．经N个周期后，关闭计数器； 5．将N个周期测量的总时间t减去N个周期延时的时间N t0的 值取平均值，就可得到光脉冲往返一次所需的时间。
6．将该时间代入测距公式后可得所测距离。
设时钟脉冲频率为fT，测距仪距目标距离为S，光脉冲经
过N个周期后所走的总路程为L，
则L
2NS
Ct
Nt0
Cm
激光原理复习知识点培训资料
激光原理复习知识点一 名词解释1. 损耗系数及振荡条件:0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。
α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。
2. 线型函数：引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~=，线型函数的单位是S ，括号中的0v 表示线型函数的中心频率，且有⎰+∞∞-=1),(g 0~v v ，并在0v 加减2v ∆时下降至最大值的一半。
按上式定义的v ∆称为谱线宽度。
3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。
4. 纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是靠近中心频率0v 的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。
5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。
定义p v P w Q ξπξ2==。
ξ为储存在腔内的总能量，p 为单位时间内损耗的总能量。
v 为腔内电磁场的振荡频率。
6. 兰姆凹陷：单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰姆凹陷。
7. 锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。
这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。
8. 光波模：在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在，但在一个有边界条件限制的空间V 内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k 的平面单色驻波;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。
9. 注入锁定：用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中，控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。
（分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定）。
技能培训之激光焊接的基础知识
何谓激光焊接？首先“激光”是取英文的“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（通过受激释放辐射光扩大）”的含义的术语的开头字母而得到的造词。
激光焊接是将作为人造光的激光进行聚光并照射对象物、使金属局部熔融和凝固来接合金属的加工方法。
在钣金加工领域引入激光焊接的情况下，相比于以往加工方法的电弧焊，具有容易抑制热变形、容易管理焊接条件、焊道不明显等优点。
激光焊接的原理激光焊接中，使用激光振荡器产生成为热源的激光，并将其扩大，使用光纤进行传输，首先将光输送至工件附近。
在该阶段需要激光加工头。
激光加工头的内部设置有透镜，将传输来的激光聚光为适合加工的状态。
通过借助透镜对光进行聚光，能够使光能集中于较小的面积，从而能够获得熔化金属的较高能量。
为了防止熔融金属的氧化，通常会一边吹送氩气、氮气等保护气体一边焊接。
激光焊接的种类YAG激光焊接YAG是名为钇铝柘榴石（Yttrium Aluminum Garnet）的晶体，YAG激光器是向YAG晶体照射强光来产生激光。
YAG激光具有金属易于吸收的1064nm的波长，因此能以较少的能量熔融金属，这一点适合激光焊接。
另一方面，为了产生激光，需要使闪光灯闪烁，且因为发热多而需要使用制冷器对振荡器至焊炬进行冷却，因此耗电量大，与所使用的电力相比，用于加工的能量较少，故而也存在焊不透的情况。
冷却水、灯等易耗品的维护成本负担也较大，这也可以说是使用上的一大缺点。
光纤激光焊接光纤激光是使用光纤对所生成的励起光进行扩大和传输的激光，具有金属易吸收的1070nm的波长。
在众多激光中，能量密度特别高，具有容易将光束聚集的特点，对金属能够实现深熔是其一大优点。
与YAG激光相比，具有深熔、运行成本低、几乎没有调整和维护的麻烦和成本等诸多优点，近年来正在加速普及。
虽然光纤激光具有高功率、高效率的特点，但在钣金的手焊中，如果功率过高，会对作业者造成危险，因此制作产品时通常将功率限制在1kW左右。
激光器培训教程-1
激光器培训教程-1激光器是当今世界上最重要的科技发明之一，在许多领域发挥着至关重要的作用。
而对于需要使用激光器的工程师和科研人员来说，掌握相关知识和技能是必不可少的。
因此，各大企业和机构都在为激光器的培训和教育做出了很大的努力，例如，提供了许多激光器培训教程。
本篇文档将着重介绍激光器培训教程一级中的主要内容，如激光器基础知识、激光器种类、激光输出特性、激光系统组成和应用等。
相信这些知识对于想要了解激光器的人士一定会有很大的帮助。
一、激光器基础知识激光器是如何产生激光的呢？首先需要了解光的物理性质，特别是能量和波长。
只有当光的能量高到一定程度时，才能够被激励而产生激光。
另外，激光器的工作原理也包括大量的物理学知识，例如激光介质的方程、等离子体效应等。
通过学习这些基础知识，可以深入理解激光器的工作原理和优缺点，为后续的实际应用做好准备。
二、激光器种类激光器种类非常多，这里主要介绍几种常见的激光器。
（1）气体激光器气体激光器使用气体作为激发介质，最常见的气体激光器有CO2激光器、氩氖激光器、氦氖激光器等。
CO2激光器是应用最广泛的激光器之一，主要用于激光切割、激光打标、激光钻孔、激光焊接等领域。
（2）固体激光器固体激光器使用一个固体材料作为激发介质，最常见的固体激光器是Nd:YAG激光器，它可以较高功率地输出激光，适用于激光切割、激光打标、激光雕刻等领域。
（3）半导体激光器半导体激光器通常使用半导体材料作为激发介质，它具有小尺寸、高效率、长寿命等优点，用于通信、光存储、光耦合、光纤传感器等领域。
三、激光输出特性激光器的输出特性是指激光器输出光束的强度、方向、极化、频率等方面特征。
在进行激光器应用时，需要对其输出特性进行严格的控制和调节。
例如，对于激光切割，需要高能量密度和合适的光束大小；对于激光打标，需要高精度控制和稳定的频率等。
四、激光系统组成激光系统通常由激发源、反射器、放大器、光学器件、控制模块等组成。
激光基础培训
激光器类型
对激光器有不同的分类方法，一般按工作介质的不同来分类，
• 可以分为固体 激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。另外， 根据激光输出方式的不同 又可分为连续激光器和脉冲 激光器，其中脉冲激光的峰值功率可以非常大，还可以按 发光的频率和 发光功率大小分类。 • 其中我们固体使用的激光器就是固体激光器，通过 Q 开关调制的 准连续 激光器。一般讲，固体激光器具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大 的特 点。这种激光器的工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺 入少量激活离 子，除了前面介绍用红宝石和玻璃外，常用的还有钇铝石榴 石（YAG）晶体中掺入三 价钕离子的激光器，它发射1060nm的近红外激光 。固体激光器一般连续功率可达100W 以上，脉冲峰值功率可达几百KW。
时的状态称就是 粒子数反转。其产生的结果就导致使通过受激辐射由亚稳回到基态 （E1）的原子，比 通过受激吸收由基态跃迁至亚稳态的原子为多，从而保证介质内 的光子可以增多，从 而形成激光。这就是典型的激光三能级系统。 • • 当粒子受外界能量激励从E1到E3，由于E3能级寿命短，很快转移到上， 因能级E2为亚稳态，在E2、E1间实现粒子数反转分布。由于下能级E1为基 态，通 常总是积聚着大量的粒子，因此要实现粒子数反转，必须将半数以
激光能够做什么？
• 激光因具有良好的单色性、相干性和极佳的方向性三大特点，特别适 用于材料加工。激光 加工是激光应用最有发展前途的领域，现在已开发出 20 多种激光加工技术。 • 激光的空间控制性和 时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、 尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。 • 激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成 为企业实行适 时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟 了广阔的前景。 • 目前已成熟的激光加 工技术包括：激光打标技术、激光切割技术、 激光焊接技术、激光快速成形技术、激光打孔技术、 激光去重平衡技术 、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清 洗技 术、激光热处理和表面处理技术。
激光安全及措施ppt课件
激光具有高亮度、高方向性、高 单色性等特点，广泛应用于通信 、医疗、工业等领域。
激光的危害与风险
激光的危害
激光可对人体造成损伤，如眼睛损伤 、皮肤灼伤等。
激光的风险
不当使用激光可能导致火灾、交通事 故等严重后果。
激光安全的重要性
01
02
03
保护人身安全
确保工作人员和公众在安 全环境下工作和生活。
04
激光安全培训与教育
激光安全培训的目的和意义
提高员工安全意识
通过激光安全培训，使员工了解激光的危害和安全操作规程，提高 对激光安全的重视程度，降低事故发生的概率。
遵守法律法规
激光安全培训符合国家法律法规的要求，通过培训确保员工了解并 遵守相关法规，保障企业合法经营。
保障员工生命安全
激光安全培训有助于减少因操作不当导致的伤害和事故，保障员工生 命安全和身体健康。
激光安全培训的内容和方法
激光基础知识
介绍激光的原理、分类、应用 等基本知识，使员工了解激光
的特点和危害。
激光安全操作规程
详细讲解激光设备的操作步骤 、注意事项、应急处理等安全 操作规程，确保员工掌握正确 的操作方法。
事故案例分析
通过分析典型激光事故案例， 使员工认识到违反安全操作规 程的危害，加深对激光安全的 重视。
激光器安装和使用规范
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安装规范
激光器的安装和使用需要符合相关的安全标准和 规范，如选择合适的位置、安装稳固、确保机械 部分安全等。
使用规范
使用激光器时需要遵守相关的操作规程和注意事 项，如正确操作开关、避免非专业人员使用、定 期检查和维护等。
安全警示标识
在激光器的明显位置应设置安全警示标识，提醒 操作人员和其他人员注意安全事项。
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h
E1
光子诱
发下,跃迁到低能级E1,并发射一与诱发光子同一
光子态的光子。
E1
E2
6
激光的基本知识
受激吸收跃迁
定义：处于低能级E1的发光粒子吸收了 子后,跃迁到高能级E2。
E2
h
光 E1
E1
E2
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激光的基本知识
二、激光的特点
方向性强 亮度大 单色性好 相干性好
8
激光的基本知识
方向性强：激光几乎是一束定向发射的平行
L q 其中： c
2
n
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激光的基本知识
由上式可得：
Lq qc 2 2n
得本征纵模的频率为
q
q
c 2nL
该式的物理意义是，当谐振腔长度给定后，它
只能对频率满足该式的激光模式提供正反馈，使之 产出振荡。满足这个谐振条件的驻波场或本征纵模 有无数多个。q表示对应模序数q的本征纵模频率。
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激光的基本知识
光器
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激光的基本知识
一般固体激光器：由工作物质、泵浦系统、 谐振腔和冷却滤光系统四个主要部分组成
基 工作 质 物质 掺
杂 泵浦系统
激光波长
红宝石激光器 刚玉晶体 （Al2O3）
Nd:YAG 激光器 钇铝石榴石晶体 Y3Al5O12
Cr2O3
Nd2O3
钕玻璃激光器 光学玻璃（硅酸 盐，硼酸盐、磷 酸盐）
3、谐振腔(半反镜与全反镜) (1)维持激光振荡 (2)改善激光质量如单色性、方向性
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激光的基本知识
率间隔
2、计算
q
c 2nL
证 由驻波条件：光波从腔内某一点出发，经过往返 一周的传播后，再回到原来的位置上时应与出发 时同相位，也就是说光波往返一周的的位相延滞 等于2pi的整数倍。数学表达式为：
由本征纵模的频率
q
q
c 2nL
可得到相邻两个本征纵模之间的频率间隔应为：
q
c 2nL
G0()
Gm
Gt
T
两红线之间的频率间隔为：
q
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激光的基本知识
五、激光器的分类
1、工作物质形态---可以分为气体、固体、半导体、 液体、等
2、工作方式---连续工作和脉冲工作
3、激光技术---调Q激光器、锁模激光器、倍频激光器、 可调谐激光器、单模和多模激光器等
2
激光的基本知识
1960年5月15日，在休斯公司的一 个研究室里，年轻的美国物理学 家梅曼正在进行一项重要的实验。 他的实验装置里有一根人造红宝 石棒。突然，一束深红色的亮光 从装置中射出，它的亮度是太阳 表面的4倍！这是一种完全新型的 光，科学家渴望多年而自然界中 并不存在的光，它被命名为Laser， 是英文“受激辐射光放大"大缩写， 这就是激光。产生激光的装置被 称为激光器。激光和激光器的问 世，被称为20世纪最重大的科学 发现之一。
（1） 氦-氖(He-Ne)激光器
• 氦一氖气体激光器：原子激光器类，1961年实现激光输出， 多采用连续工作方式，输出功率与放电毛细管长度有关；输 出激光方向性好，（发散角达1mrad以下），单色性好（ 可小于20Hz），输出功率和波长能控制得很稳定
光，其发射角很小，可在1〃以下。用红宝石激 光器将直径为1mm的光束射向月球，通过 380000km的距离，月球上的光斑直径仅有1.6km 而普通探照灯（光束直径约为0.3m）射出1km， 光斑直径就有10m。
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激光的基本知识
亮度大：目前，功率极大的激光，其亮度
可达到太阳亮度的100亿倍以上。若用透镜将起 会聚，可得到每平方厘米1万亿瓦的功率密度。 因此，它可在极小的局部范围内产生几百万摄氏 度的高温，几百万个大气压的高温和几十亿伏特 每米的强电场。
3
激光的基本知识
1960年梅曼研制成功世界上第一台可实际应用的红宝石激光器。它标志着激 光技术的诞生。
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激光的基本知识
自发辐射跃迁 定并义 发： 射一发个光频粒率子为从高 能 E级2 EE21自的发光跃子迁。到低能级E1,
h
E2
E1
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激光的基本知识
受激辐射跃迁
定义：处于高能级E2的发光粒子在
E2
激光的基本知识
一、激光的起源
激光又名镭射 (Laser)，它的全名是“辐
射的受激发射光放大” （Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）
某些物质原子中的粒子受光或电的激发，由 低能级的原子跃迁为高能级的原子，当高能级原 子的数目大于低能级原子的数目时，就发射出位 相、频率、方向等完全相同的光，这种光叫做激 光。
间的分布也不随时间的变化，其相干长度可达到 100km，而普通单色光的相干长度只有米的量级。 激光横向相干面积也很大，其光截面的各个部分 都是相干波源。
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激光的基本知识
三、激光器构造
1、激光工作物质 (1)激活粒子(分子、原子、离子) 发光 (2)基质 寄存激活粒子的材料
2、泵浦源(光泵、放电管) 对激光工作物质进行激励以形成粒子数反转
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激光的基本知识
气体激光器:以气体或金属蒸气为发光粒子
产生激光作用的物质
所采用的物质
典型代表
未电离的气体原子
氦、氖、氩、氪、 He-Ne laser
氙、氧、溴、碘、
原子
氮、硫、碳、铯、
镉、铜、锰、锡等
金属原子蒸气
分子 未电离的气体分子
CO2、N2、O2、CO、 CO2 和 N2
N2O 和水蒸气等
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激光的基本知识
单色性好：单一频率的光是理想的单色光。激
光近乎单一频率。例如氦氖激光器输出激光的中心 波长λ=632.8nm，激光谱线的线宽△v=10-4Hz；普 通光源中单色性最好的氪灯，λ=605.7nm，而 △v=104---106Hz。
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激光的基本知识
相干性好：激光的线谱宽度极窄，相应在空
准分
工作气体在常态下为原子，当 激发时，可暂时形成寿命很短
Ar2*、 Xe2*、 XeF* 、 KrF*、ArF* KrF*、ArF*、XeCl*、
子 的分子，称为准分子
XeBr*、XeQ*、KrQ*
等
离子 利用电离后气体离子产生激光 惰性气体离子和金 氩离子（Ar+）、氦—
作用
属蒸气离子
镉 （ He-Cd ） 离 子 激
Nd2O3
钛宝石激光器 刚玉晶体 （Al2O3）
Ti2O3
脉冲氙灯、高压 汞蒸气灯
0.6943m 三能级系统
脉冲氙灯、激光器、砷化镓半导体
1.0640m 四能级系统
1.0600m 四能级系统
闪光灯泵浦、激 光泵浦 0.795m 调 谐 0.66~1.1m
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激光的基本知识
六、典型激光器
1、气体激光器