第1章陈鹤鸣激光原理教学提纲
第1章陈鹤鸣激光原理ppt课件
或
单色型最好的普通光源氪同位素86， / 106
氦氖激光器， / 1010 ~ 1013
5
3. 相干性好 相干条件：振动方向相同、频率相同、相位差恒定。
激光：相干光
普通光源：非相干光
普通光源是发光中心的自发辐射过程，不同发光中心发出 的波列，或同一发光中心在不同时刻发出的波列相位都是随 机的。
S
(
)2
—光束平面发散角
对于普通光源，只有当光束发散角小于某一限度，光束才
具有明显的空间相干性。
对于激光来说，所有属于同一个横模模式的光子都是空间 相干的，不属于同一个横模模式的光子则是不相干的。
空间相干性的演示
9
4. 高亮度
亮度：光源的明亮程度，主观量
光源在单位面积、单位频带宽度、单位立体角内发射的光功率
14
5. 激光在国防科技领域的应用 激光作为武器在军事上应用的形式千变万化，但是基本上
可以分为三个主要部分：追踪、寻的系统（即正确判定攻击 目标的位置和性质的系统）；发射实施摧毁性打击的高能激 光系统；辅助的控制和通信系统。
激光摧毁导弹
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激光制导
激光武器是利用高能量密度激光束代替子弹的新型武器， 是武器装备发展历程中继冷兵器、火器和核武器等之后又一 个重要里程碑。它以光束作战的迅速反应能力，外科手术式 杀伤的高效作战方式。以及特别适合于反卫星和破坏敌方信 息系统，使其成为新一代主战兵器。
16
6. 激光在科学技术前沿问题中的应用 ➢ 光谱分析是研究物质结构的重要手段，激光技术与经典光 谱学相结合形成的激光光谱学，具有频率、空间和时间上的 高分辩率，可以进一步揭示物质的微观结构。 ➢ 激光诱导的惯性约束核聚变是产生可控核聚变的一种途径。 ➢ 激光束照亮了超微世界，它呈现的超快或超窄脉冲（时间 域）帮助人们了解微观世界中的原子、分子结构。 ➢ 激光可以作为光学镊子应用于分子生物学领域中对微生物、 染色体、细胞等微粒的操作。 ➢ 激光化学也是激光的重要应用领域。
激光原理总结提纲
自发辐射受激吸收受激辐射
自发辐射:高能级的原子自发地从(高能级E2)向低能级E1跃迁，同时放出能量为E=hv的光子的现象称为自发辐射。
受激吸收：处于低能级E1的原子受到外来光子的刺激作用，（完全吸收）外来光子的能量而跃迁到高能级E2的过程称。
均匀增宽增益饱和
法布里-珀罗标准具法
三反射镜法
（2）单横模的选取（小孔光阑法）
●假如由于某种原因(例如温度升高)使L 伸长，起激光频率由0ν偏至A ν，P ∆与ν∆的位相正好反。
缩短，引起激光频率由0ν偏至B ν，P ∆与ν∆，其结果都是使输出功率P 增加，而且此时外加电压为正弦（电压幅值较小的时候）：01/22I I π≈
+
典型激光器能级特点：。
《激光原理》教学大纲
《激光原理》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介本课程是“光电器件加工”课程模块中的专业核心课程，以培养应用能力突出、能适应工作变化和具有创新素质的学生为目标，在教学内容上，将理论教学与案例教学有机地结合进行知识点讲解，注重培养学生运用基础物理知识分析解决激光相关问题的能力；在教学模式上，采用研讨式的教学模式，注重引导学生对激光技术相关领域的核心问题已有的解决方案进行分析比较，培养学生的问题分析能力。
在培养学生熟练掌握激光器结构、工作原理、调Q技术与锁模技术的基础上，提升学生的综合能力和解决复杂问题的能力，为学生成为新一代技术应用型人才奠定基础。
三、课程目标及对毕业要求（及其指标点）的支撑四、教学内容及进度安排五、课程考核六、教材及参考资料(一)课程教材1.《激光原理及应用》（第3版），陈鹤鸣等编著，电子工业出版社，2017(二)参考教材及网站1.《激光原理》（第7版），周炳琨等编著，国防工业出版社，2014。
2.《激光原理及应用》（第3版），陈家璧等编著，电子工业出版社，2013。
3.《激光原理及技术》，电子科技大学，刘志军等主讲，中国大学慕课。
编写人：审核人：审批人：审批日期：附件：各类考核与评价标准表（1）考试方式及占比：采用闭卷笔试，考试成绩100分，占课程考核成绩的60%。
（2）评定依据：考试成绩的评定根据试卷参考答案和评分标准进行。
（3）考试题型：可以包含单项选择题、填空题、简答题、计算题和设计题。
（4）考试内容：对学生综合运用激光物理的基本概念、基本原理进行问题分析能力的考核，不仅包括对各章节知识点的独立考核，还需要包括综合考虑多种激光器性能与控制的改善方案，实现技术分析和解决复杂工程问题能力的考核。
激光原理教学大纲
《激光原理》课程教学大纲课程代码：090631009课程英文名称：PrinciplesofLaser课程总学时：48讲课：48实验：0上机：适用专业：■■■■■■■■■大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是光电信息科学与工程专业的必修主干专业基础课程，主要讲授有关激光的基本知识和基本理论，在光电信息科学与工程专业培养计划中，它起到由专业基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。
本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论的教学外，还通过课程设计培养学生的理论分析及其实际应用能力。
通过本课程的学习，可以使学生：1.掌握激光的概念及产生原理、光学谐振腔理论、速率方程理论、激光器的特性及其控制和改善的原理。
了解激光技术新的发展和应用；2.具有综合运用数学、物理等学科知识对实际与激光有关的问题进行理论分析的能力；3.获得初步的激光器件设计技能，为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.知识方面的基本要求通过本科程的学习，使学生掌握：激光的概念、特性及产生原理；激光器的构成及工作原理；光学谐振腔与高斯光束知识；光与物质的共振相互作用的速率方程理论；激光的振荡特性、放大特性及其特性的控制和改善知识。
2.能力方面的基本要求通过本科程的学习，培养学生：光学谐振腔分析能力及其初步设计能力；激光器的振荡特性、放大特性的分析能力；激光器特性的控制与改善的初步设计能力。
3.技能方面的基本要求通过本课程的学习，使学生获得：光学谐振腔设计的初步技能；激光器特性的控制与改善的初步的理论设计能力。
（三）实施说明1．教学方法：课堂中要重点突出对基本概念和基本原理的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导学生主动思考，提高学生的自学能力；鼓励学生参与讨论和课堂发言，调动学生学习的积极性；教学中注意理论联系实际，培养学生的工程意识（创新、实践、安全、标准、竞争、法律和管理等意识）和工程能力（思维、自学、研究、操作和创造能力等）。
激光原理前言
1.2 激光的特性
1、高方向性：由于激光特殊的发光机理及光学谐振腔对光传播方向的限制作用， 激光光束的方向性较之普通光源强百万倍。激光束在几km之外形成的光斑直径仅 几个cm，它射到距地球38万km的月球上时，光束扩散的直径不到1km；而普通光 源则将散开几百km以上 。
2、单色性：由于激活介质的粒子数反转只能在有限的能级间进行，故相应产生的 激光只能在有限的光谱范围能产生，再加上光学谐振腔有选频作用，使得激光的 单色性远远优于普通光源。例如He—Ne激光器发射波长为6328Å，线宽Δl≤10-7Å, 而普通光源中单色性最好的氪(Kr86)等波长为6057Å，线宽Δl＝4.7×10-3Å，二者相 差几万倍 。
3、相干性：由于激光器发射的光子在相位上彼此相关，能形成稳定的干涉图样。 故激光器是一种非常好的相干光源 。
4、高亮度：由于激光的方向性好，有利于将能量在空间和时间上高度集 中起来， 故可以获得极为可观的亮度。其亮度超过太阳亿万倍，较之普通人造光源中亮度 最高的高压脉冲疝灯高出几十亿倍。这里要注意的是，光源的亮度是表征该光源 发光能力大小的物理量，与人眼视觉上对不同波长的感光灵敏度无关。亮度最高， 并非视觉最亮 。
激光武器
实验室有3个橄榄球 场大
1999年6月， 吊装直径10米的靶室
国家点火装置靶室的内部
国家点火装置靶室内一个靶 的靶定位装置和靶校直系统
激光玻璃调和板
激光点火
激光束进入国家点火装置 的一个小目标球的艺术概 念图，它会引起核反应
2014.2.12 日 ， 美 国 核 聚 变 技 术 取 得 突 破 创造出“微型太阳”其结果发表在 《自然》(Nature)杂志上。论文第一作 者、劳伦斯利弗莫尔国家实验室
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，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和 “奇异的激光”。它的亮度为太阳光的100亿倍。
激光原理一、绪论
激光原理⼀、绪论激光技术与应⽤物理与光电⼯程学院顾芳gfnuist@/doc/f017541417.html135********绪论Nanjing University of Information Science & Technology 物理学专业⽅向选修课⼀.课程设置和教学要求⼆.激光的基础知识1、《激光技术与应⽤》课程简介总学时：32学时学分：2教材：激光原理及应⽤2、参考教材周炳琨等，《激光原理》第四版，国防⼯业出版社，2000出版?陈鹤鸣等《激光原理及应⽤》，电⼦⼯业出版社，2009年3、课堂纪律规范有序的教学纪律是教学成功的关键因素之⼀，因此为进⼀步规范课堂纪律，保证⽼师和学⽣在良好的环境中进⾏教与学，提出以下要求：1、学⽣进⼊教室后请⾃觉关闭⼿机，或将⼿机置于静⾳状态，不允许在课堂接听⼿机。
2、上课期间不得随意⾛动、出⼊教室。
3、有事不能上课者，须持学办批复的假条请假，累计请假学时超过课程总学时1/3者，不允许参加考试。
4、考核⽅式考勤：教务处要求任课教师要每堂课前点到。
⽆故三次以上不来上课，不允许参加考试。
作业：将适当留⼀些作业（布置⼀篇课程论⽂）。
考试⽅法：闭卷考试。
课程成绩：考勤+作业占课程成绩的30％期末考试占70％。
《激光技术与应⽤》研究的对象和⽅法⼀、《激光技术与应⽤》研究的对象光频电磁场(光辐射场)与物质的相互作⽤。
⾃由电⼦粒⼦中的电⼦物质⼆、《激光技术与应⽤》的研究⽅法对光频电磁场与物质相互作⽤的理论处理⽅法1、经典⽅法2、半经典理论3、全量⼦理论4、速率⽅程理论1、经典⽅法对粒⼦系统和电磁场均作经典处理对电磁场：⽤经典电动⼒学的Maxwell⽅程组描述对粒⼦系统：⽤经典⼒学的电偶极振⼦描述特点: 较粗糙, 但在⼀定范围内很实⽤适⽤范围:a. 解释物质对光的吸收、⾊散, 定性说明粒⼦⾃发发射及其谱线宽度b. 光学谐振腔及激光传输理论c. ⼤致描述⾮线性光学效应d. 描述⾃由电⼦激光器机理2、半经典理论（量⼦⼒学范畴）对电磁场：⽤经典电动⼒学的Maxwell⽅程组描述对粒⼦系统：作量⼦⼒学处理优点: 能推导出激光物理学的⼤部分规律(如强度特性----反转粒⼦数、烧孔效应、振荡光强的兰姆凹陷,增益饱和、多模竞争、模相位锁定、频率牵引等)缺点:A、因忽略了电磁场的量⼦化特性, 故有些结果与实验不符，有些现象⽆法解释（如⾃发发射及其线宽极限、量⼦起伏等）。
《激光原理与技术》实验教学大纲
《激光原理与技术》实验教学大纲1.实验目的和背景1.1目的：通过实验，加深对激光原理与技术的理解，掌握激光器的基本原理和构造，学习激光的产生和调制方法，了解激光的光学特性和应用。
1.2背景：激光技术在众多领域中具有广泛的应用，包括通信、医疗、材料加工等。
因此，掌握激光原理与技术，培养学生对激光技术应用的能力，对相关职业发展具有重要意义。
2.实验内容2.1实验一：激光器基本原理和构造2.1.1研究和理解激光器的基本原理，包括受激辐射、能级跃迁等概念。
2.1.2学习激光器的常见构造，如固体激光器、气体激光器和半导体激光器。
2.1.3进行实验操作，掌握激光器的调节和控制。
2.2实验二：激光的产生与调制2.2.1研究和理解激光的产生过程，包括光子的受激辐射、光与物质的相互作用等。
2.2.2学习激光的调制方法，如脉冲调制、频率调制等。
2.2.3进行实验操作，实现对激光的产生和调制。
2.3实验三：激光的光学特性2.3.1研究和理解激光的光学特性，包括单色性、方向性和相干性等。
2.3.2学习激光束的鉴别、聚焦和发散等光学处理过程。
2.3.3进行实验操作，观察和分析激光的光学特性。
2.4实验四：激光的应用2.4.1研究和理解激光的应用领域，包括通信、医疗、材料加工等。
2.4.2学习激光在不同领域中的具体应用案例和方法。
2.4.3进行实验操作，模拟激光在实际应用中的作用和效果。
3.实验设计和步骤3.1实验一：激光器基本原理和构造3.1.1实验目的：研究和理解激光器的基本原理和构造，掌握激光器的调节和控制方法。
3.1.2实验步骤：a.研究激光器的基本原理，了解能级跃迁和受激辐射的过程。
b.学习固体激光器、气体激光器和半导体激光器的构造和工作原理。
c.进行实验操作，调节和控制激光器的输出功率和波长。
3.2实验二：激光的产生与调制3.2.1实验目的：研究和理解激光的产生和调制方法。
3.2.2实验步骤：a.研究激光的产生过程，理解光子的受激辐射和光与物质的相互作用。
激光原理大纲
复试大致重点主要有：0 ）· 基础的爱因斯坦关系、模式谱密度和光子态密度的等价性、光子简并度之类的，会论述；会诠释并赞美激光的单色性、方向性、相干性、高亮度。
1 ）· 谐振腔模型，稳定腔非稳腔的几何光学解（传输矩阵）、波动光学解，把那个自再现原理和复曲率半径q彻底搞清楚，有可能出证明题，我们那年考的是非稳腔的q参数，用ABCD矩阵解自再现方程；肯定会出的题是让你画方形镜、圆形镜TEM03、TEM22光斑这类；像束腰半径、发散角、M2之类的肯定要知道。
2 ）均匀、非均匀加宽的机制；非均匀的给你两束已知方向、频率的单色光光让你画烧孔；空间烧孔、模式竞争的论述必考，问你消除空间烧孔的原理（气体分子跑得快，固体用行波，环形腔加隔离器）；综合加宽不用看。
3 ）搞清几个阈值的概念；会画三、四能级的跃迁示意图、默写那堆速率方程组；了解纵模间隔，已知阈值反转粒子数求多少频率能起振；画图解释有源腔中频率牵引的机理。
4 ）极可能考调Q的详细过程、方式；锁模的原理、方式（主动、被动、同步、自锁模）、效果；出单纵模、单横模光的方法；稳频方法，解释兰姆凹陷。
激光器类型上，了解一下CO2、He-Ne、Ar+ 、固体中的Ti：Sapphire的特点就行了。
LD不用看太细，半导体异质结、量子阱之类的知道有这么档子就行了。
染料和光纤的不考。
关键还是捋清概念，问一答十。
课后题不做都行。
(当年我不仅把每章课后题做光了，还搞来20多套卷子做，清华的、华科的、中科院的、南京理工、长春理工的、中国海洋的……坑爹啊，谁知考的这么简单。
) 补充一下：像烧孔、空间烧孔、模式竞争、多纵模振荡、发射截面、兰姆凹陷等等这么重要的概念还需要我强调吗？第一章：为什么强调爱因斯坦关系？注意：电子学频段中，从LC回路到同轴线到闭腔，都是利用金属中的自由电子变速运动来辐射电磁波的，也就是说，自由电子震荡激发的电磁波造成大量电子同步运动，辐射的相干电磁波本身就是同相位的，根本就没遇到不同步的问题；而光子学频段的辐射是来自原子核外的束缚态电子跃迁（自由电子激光器、同步辐射什么的例外），这种辐射是自发的，很难得到原子间的同步振荡。
激光原理教案第一章
相干体积：如果在空间体积Vc 内各点的光波 场都具有明显的相干性，则Vc 称为相干体积。
Vc Ac Lc Ac c c
激光原理与技术
普通光源发光，是大量独立振子(例如发光原 子)的自发辐射。每个振子发出的光波是由持续 一段时间 t 或在空间占有长度c t 的波列所组 成．如图所示。
单原子发光的光波列和频谱
激光原理与技术
激光器是一种把光强和相干性两者统一起 来的强相干光源。相干光强决定于具有相 干性的光子的数目或同态光子的数目。 光子简并度：处于同一光子态的光子数。
含义：同态光子数、同一模式内的光子数、 处于相干体积内的光子数、处于同一相格内 的光子数
激光原理与技术
§1-2 光的受激辐射基本概念
h 2.m 2 , m0 0 c h h 2 3.P mcn0 n0 n0 k c 2
激光原理与技术
4. 光子具有两种可能的独立偏振状态，对 应于光波 场的两个独立偏振方向。 5. 光子具有自旋，并且自旋量子数为整数。 因此大量光子的集合，服从玻色—爱因斯 坦统计规律。处于同一状态的光子数目是 没有限制的，这是光子与其它服从费米统 计分布的粒子(电子、质子、中子等)的重要 区别。
受激辐射概念是 爱因斯坦首先提出的(1917 年)。在 普朗克 于1900年用辐射量子化假设成 功地解释了黑体辐射分布规律，以及 波尔 在 1913年提出原子中电子运动状态量子化假设的 基础上，爱因斯坦从光量子概念出发，重新推 导了黑体辐射的普朗克公式．并在推导中提出 了两个极为重要的概念：受激辐射和自发辐射。 40年后，受激辐射概念在激光技术中得到了应 用。
B21 = B12
A21
8 h C
3
《激光原理》课程教学大纲.
《激光原理》课程教学大纲一、课程的任务、性质和作用本课程是应用物理专业的一门重要专业基础理论课，主要讲授激光器的基本原理和理论分析方法，本课程着重阐述基础理论。
本教材分为五部分：（1）概述激光器基本原理（2）讲授开放式光谐振腔理论（3）讲授激光振荡和放大理论，重点放在阐明光和物质相互作用的基本物理过程和主要理论分析方法方面（4）介绍控制器的工作原理及特点。
学完本课程，使学生能较全面地掌握激光器的基本原理和理论，学会基本激光技术，打下一个从事激光工作的较宽广扎实的基础。
一．课程的基本内容及学时分配1．理论讲授2．实验3．教学环节的安排及学时分配4．教材（参考书）（1）周炳琨等，激光原理，国防工业出版社，1995。
（2）邹英华等，激光物理学，北京大学出版社，1991。
（3）伍长征等，激光物理学，复旦大学出版社，1989。
（4）A. yariv，Quantum Electronic，1975纽约版。
（5）A. yariv，Introduction to Optical Electronics（secondedition ） 1976年版。
(6) O.svelto，priciple of Laser，Italy。
（7）[美]W.E.兰姆，激光物理学，科学出版社（中文版），1982。
（8）沈柯，激光原理教程，北京工业学院出版社。
（9）朱为曾，激光物理，国防工业出版社。
（10）激光物理学，上海人民出版社。
三．大纲说明1．本课程各章的重点、难点第一章的重点是光的受激辐射基本概念，对激光的特性应有明确的认识。
第二章的重点是开腔模式的物理概念和衍射理论分析方法，一般稳定球面腔的模式特征，高斯光束的基本性质及特征参数。
第三章的重点是激光器速率方程，这是必须深刻理解、一定掌握的部分。
第四章的重点是激光器的振荡阀值和振荡模式。
第五章的几节都要求掌握。
第六章的重点是半经典理论。
第七章的重点是几种激光器。
第八章的重点是半导体二极管激光器，要了解它的原理、结构和性能。
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Lc =tc c= 可见，单色性越好，相干时间和相干长度越长。单色性好 的气体激光器相干长度达几十公里。
7
激光干涉测长仪的原理图
测量的量程与单色性有关，为 Lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ / 2
8
【空间相干性】
空间相干性描述垂直于光束传播方向的波面上各点之间的
相位关系，指光场中不同的空间点在同一时刻光场的相干性，
可以用相干面积来描述：
4 “激光”名称的由来
1964年10月，钱学森致信《受激光发射译文集》（即现《国外激光》） 编辑部），建议称为“激光”，同年12月，全国第三届光受激辐射学术会 议上，正式采纳了这个建议，从此，“Laser”的中文译名统一称为“激 光”。
2
梅曼的红宝石激光器
我国研制的红宝石激光器
3
1. 高方向性
1.2 激光的特性
关键技术：光纤技术、激光器
短距离通信用0.85um； 光纤通信用光源： 长距离通信用1.31um，1.55um
激光空间通信、激光雷达等：激光在大气中传输。
11
目前光通信的发展方向是全光网络，即信息从源节点到 目的节点能够实现全光透明传输的网络。全光网中的网络节 点在光域中处理信息、交换、路由等都在光域完成。
来等等。
3. 激光在工业领域的应用
激光的高单色和高亮度，使它成为精密计量的一种十分
有效的工具。又由于激光单色性好、发散角小，能够在透镜
的焦点处聚焦成高功率的光斑，高功率激光集中在物体上的
某一点，便可对被物体进行高温加热、切断、焊接及熔覆等
加工。激光还可以对材料进行非接触式处理或探测。因为没
有表面接触，不会产生由探测射线所引起的污染，也不会引
平面发 散角
由于谐振腔对光振荡方向的限制，激光只有沿腔轴方向受激辐射才能振 荡放大，所以激光束具有很高的方向性。
激光光束发散角在毫弧度量级，激光的高方向性使其能长距离传输， 能聚焦很小，提高功率密度。各种激光器的发散角见表1.1
发散角受到衍射极限的限制。
4
2. 单色性好
激光由原子受激辐射而产生，因而谱线极窄，单色性可表示为
光载波 激光器
调制器
光匹配器
单模光纤
解调
中频放 大、滤波
光电 检测器
光匹配器
基带放 大、滤波
再生
本振 激光器
相干光通信系统框图
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2. 激光在信息领域的应用
激光在信息领域的应用，除了以激光为信息载体将声音、
图像、数据等各种信息进行传输的激光通信之外，还包括通
过激光将信息进行存储，以及通过激光将信息打印或显示出
16
6. 激光在科学技术前沿问题中的应用 ➢ 光谱分析是研究物质结构的重要手段，激光技术与经典光 谱学相结合形成的激光光谱学，具有频率、空间和时间上的 高分辩率，可以进一步揭示物质的微观结构。 ➢ 激光诱导的惯性约束核聚变是产生可控核聚变的一种途径。 ➢ 激光束照亮了超微世界，它呈现的超快或超窄脉冲（时间 域）帮助人们了解微观世界中的原子、分子结构。 ➢ 激光可以作为光学镊子应用于分子生物学领域中对微生物、 染色体、细胞等微粒的操作。 ➢ 激光化学也是激光的重要应用领域。
P
单色亮度： B S
空间高度集中：单色亮度比太阳表面高 1 0 1 0 倍。
时间高度集中：功率峰值可达1 0 1 5瓦。
普通光源如太阳、日光灯等的发散角都很大，光谱范围很 宽，能量分散，所以，尽管某些光源如太阳发出的光总功率 很高，但单色亮度仍很小 。
10
1.3 激光应用简介
1. 激光在通信领域的应用 光纤中传送的是一系列经过编码的激光脉冲。 光纤的优越性： •通信容量大 •通信质量高 •保密性好 •成本低 光纤通信系统：光发射器、光纤放大器、光探测器
起器具边缘的磨损，而扫描性好的特点又使其可在大面积范
围内进行工作。
13
4. 激光在生物医学领域的应用 激光技术为医学诊断和疾病治疗提供了新方式：激光手
术刀、视网膜凝固治疗、激光美容、OCT、激光荧光光谱诊 断等。
从激光基因测序到激光显微镜，激光技术的进步极大地 推进了生物学基础研究。激光问世不久就进入细胞遗传学领 域，利用激光可聚焦成微米或纳米级光斑的特点，可以进行 显微细胞外科手术、测量人体DNA分布、基因转移、DNA裁 剪和基因定位、促进DNA合成、细胞融合等。在酶工程和发 酵工程等生物技术中，激光也得到了重要应用。
S
(
)2
—光束平面发散角
对于普通光源，只有当光束发散角小于某一限度，光束才
具有明显的空间相干性。
对于激光来说，所有属于同一个横模模式的光子都是空间 相干的，不属于同一个横模模式的光子则是不相干的。
空间相干性的演示
9
4. 高亮度
亮度：光源的明亮程度，主观量
光源在单位面积、单位频带宽度、单位立体角内发射的光功率
或
单色型最好的普通光源氪同位素86， /1 06
氦氖激光器，/ 1 1 0~ 01 1 03 5
3. 相干性好 相干条件：振动方向相同、频率相同、相位差恒定。
激光：相干光
普通光源：非相干光
普通光源是发光中心的自发辐射过程，不同发光中心发出 的波列，或同一发光中心在不同时刻发出的波列相位都是随 机的。
第1章陈鹤鸣激光原理
与此同时，选频、稳频、调制、调Q、锁模等各种激光技术也相继出现。
3 中国激光技术的发展
我国第一台激光器于1961年8月研制成功，是中国科学院长春光学精 密机械研究所王之江领导设计并和邓锡铭、汤星里等共同实验研制的，所 以中国光学界尊称王之江为“中国激光之父”。我国的红宝石激光器在结 构上与梅曼的有所不同，最明显的地方是，泵浦灯不是螺旋氙灯，而是直 管式氙灯，灯和红宝石棒并排地放在球形聚光器的附近。这是因为经过王 之江的计算，这样会比螺旋氙灯获得更好的效果。实践证明，这种设想和 计算是正确的，如今世界上的固体激光器大都是采用这种方式。
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5. 激光在国防科技领域的应用 激光作为武器在军事上应用的形式千变万化，但是基本上
可以分为三个主要部分：追踪、寻的系统（即正确判定攻击 目标的位置和性质的系统）；发射实施摧毁性打击的高能激 光系统；辅助的控制和通信系统。
激光摧毁导弹
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激光制导
激光武器是利用高能量密度激光束代替子弹的新型武器， 是武器装备发展历程中继冷兵器、火器和核武器等之后又一 个重要里程碑。它以光束作战的迅速反应能力，外科手术式 杀伤的高效作战方式。以及特别适合于反卫星和破坏敌方信 息系统，使其成为新一代主战兵器。
激光是通过自发辐射过程形成的，每个光子的运动状态 都相同。
6
3. 相干性好 普通光源——自发辐射——相干性差 激光——受激辐射------相干性好
【时间相干性】
时间相干性描述沿光束传播方向上各点的相位关系，或 指光场中同一空间点在不同时刻光波场之间的相干性。
相干时间和单色性之间关系：
tc =
1
相干长度指可以使光传播方向上两个不同点处的光波场 具有相干性的最大空间间隔，即光源发出的光波列长度