激光的特性
《激光的特性及应用》 知识清单
《激光的特性及应用》知识清单一、激光的特性1、方向性好激光具有极高的方向性，其光线几乎可以沿着一条直线传播。
这意味着激光能够在长距离传输过程中保持较小的发散角，从而实现精确的能量传输和聚焦。
例如，在激光测距和激光通信中，方向性好的特点使得测量和传输的精度大大提高。
2、单色性好激光的单色性非常出色，即其光波的波长范围非常狭窄。
这使得激光具有特定的颜色和频率，并且能量集中在一个很窄的频段内。
在光谱分析、医学诊断和激光干涉测量等领域，单色性好的特性发挥着重要作用。
3、相干性强激光具有很强的相干性，这意味着光波在时间和空间上的相位关系是高度一致的。
相干性使得激光能够产生稳定的干涉和衍射现象，广泛应用于激光全息技术、精密测量和光学存储等方面。
4、亮度高激光的亮度极高，其能量在空间上高度集中。
相比普通光源，激光能够在极小的面积上产生巨大的功率密度。
这一特性使得激光在工业加工（如激光切割、焊接和打孔）、医疗手术（如激光近视治疗和肿瘤切除）等领域具有独特的优势。
二、激光的应用1、工业领域（1）激光切割利用激光的高能量密度和方向性好的特点，能够精确地切割各种材料，包括金属、塑料、木材等。
激光切割具有切口光滑、精度高、速度快等优点，广泛应用于汽车制造、电子设备生产等行业。
（2）激光焊接在焊接过程中，激光能够将材料快速加热至熔点并使其融合，形成牢固的焊缝。
激光焊接具有焊缝窄、热影响区小、焊接强度高等优点，常用于汽车零部件、航空航天器件等的焊接。
（3）激光打孔通过聚焦激光束，可以在各种材料上打出微小而精确的孔。
激光打孔在电子元件制造、钟表制造、医疗器械等领域有广泛应用。
（4）激光打标在产品表面利用激光进行标记，具有永久性、高精度、高速度等特点。
常用于电子产品、珠宝首饰、包装等行业的标识和防伪。
2、医疗领域（1）激光近视治疗通过改变角膜的形状来矫正近视，其原理是利用准分子激光精确地切削角膜组织，从而改变角膜的曲率，达到矫正视力的目的。
激光特性
激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点：即三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）。
1 单色性好：普通光源发射的光子，在频率上是各不相同的，所以包含有各种颜色。
而激光发射的各个光子频率相同，因此激光是最好的单色光源。
由于光的生物效应强烈地依赖于光的波长，使得激光的单色性在临床选择性治疗上获得重要应用。
此外，激光的单色特性在光谱技术及光学测量中也得到广泛应用，已成为基础医学研究与临床诊断的重要手段。
2 相干性好：由于受激辐射的光子在相位上是一致的，再加之谐振腔的选模作用，使激光束横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好（由自发辐射产生的普通光是非相干光）。
激光为我们提供了最好的相干光源。
正是由于激光器的问世，才促使相干技术获得飞跃发展，全息技术才得以实现。
3 方向性好：激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光照射到月球上形成的光斑直径仅有1公里左右。
而普通光源发出的光射向四面八方，为了将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置，但即便是最好的探照灯，如将其光投射到月球上，光斑直径将扩大到1 000公里以上。
激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀。
另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”。
4 亮度高：激光的亮度可比普通光源高出1012－1019倍，是目前最亮的光源，强激光甚至可产生上亿度的高温。
激光的高能量是保证激光临床治疗有效的最可贵的基本特性之一。
利用激光的高能量还可使激光应用于激光加工工业及国防事业等。
切换到宽屏19362超声波探伤编辑超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
激光四大特性
激光的四大特性
实验证明，激光器所发射的光是一种偏振光， 偏振光在前进中周围带有电磁场力，研究得出 偏振光能够重新排列液晶分子，而细胞膜类似 于液晶分子，所以激光照射时能使细胞分子按 偏振光的电场力方向重新排列，使细胞膜表面 不正常结构发生改变（细胞表面带电性能，从 而使血粘度，血小板变化等）。但是它的振动 只发生在一个平面内（共振），且方向固定。 例如：激光照水不发生折射；偏振镜可以防反 光。
相干性
激光的四大特性
激光束的发散角非常小，几乎是一 条直线，能量集中，可以很强的穿透皮 肤、肌肉、血管壁照射血液。而普通光 是向四面八方扩散的，无法说清它的发 散方向。 例如：医学上用激光针灸；晚上在一间 漆黑的房子里打开一盏灯和打开一束激 光的区别激光器所发射的光是一种偏振光偏振光在前进中周围带有电磁场力研究得出偏振光能够重新排列液晶分子而细胞膜类似于液晶分子所以激光照射时能使细胞分子按偏振光的电场力方向重新排列使细胞膜表面不正常结构发生改变细胞表面带电性能从而使血粘度血小板变化等
主讲：
激光的四大特性
激 光
四大特性
单色性
偏振性
干涉性
方向性
激光的四大特性
单色性
光的颜色是由光的波长（或频率）决定。而光总有一定 的频率宽度（波长范围），频率宽度越小，则此光的单色性 越好。普通光源发射的光波，它的谱线宽度比较大，有一定 的频率范围，这频率范围内的所有频率，都可以在它所发射 的光波中找到，也就是说颜色很杂很多，无法准确判断其颜 色。如普通光源中单色性最好的氪灯，它的谱线宽度已达 4.7×10-3-纳米。但是，经过光学谐振腔（激光器）的原理 选择后，只有那些满足谐振腔共振条件而又落在工作物质的 谱线宽度内的频率光才能形成激光输出，不满足共振条件的 频率，都在谐振腔内干涉相消了。可见，经过谐振腔选择后， 发射出来的光波的频率宽度即波长分布范围非常窄，一般激 光谱线宽度仅为10-9纳米，是氪灯的五万分之一。所以，激 光的颜色极纯，单色性很好。 益健堂激光选择红色光的原因：单红色激光能被血红细胞所 强烈的吸收，对人体 的健康是很有好处的。 例如：光纤通信中用激光传播来减少光信号的损耗，所有通 信光缆的信号很好。
激光基本特征
激光基本特征激光是指一束高度聚焦、具有单色性、相干性和高亮度等特征的光束。
激光是由处于激发态的原子或分子释放出来的光子所组成的。
激光的基本特征是指激光独特的性质和行为，下面将从以下几个方面详细介绍激光的基本特征。
1. 单色性激光的单色性指激光所产生的光是单一频率的。
激光的单色性由于激发态原子或分子之间的能级结构和产生激光的物质的特性所决定。
激光所具有的单色性使其在科学研究、医学、通信等领域具有广泛的应用。
2. 相干性激光的相干性是指激光光波中光子的相位关系保持一致的特性。
激光光束的相干性使其具有干涉、衍射等特性。
激光的相干性能够保持光束的集中性，使得激光在远距离传输时损失较小，有助于激光的聚焦和精确测量。
3. 高亮度激光的高亮度是指激光的亮度远远高于其他光源。
激光的高亮度是由于激光所具有的高度聚焦特性和聚光能力优秀的光学系统所决定的。
高亮度的激光在医学、材料加工和军事等领域有着广泛的应用。
4. 窄束性激光的窄束性是指激光光束的直径非常小。
与其他光源相比，激光光束的直径可以达到亚微米甚至更小的级别。
激光的窄束性使得激光光束能够在远距离传输时保持高度集中，从而实现高精度的光学操作。
5. 高能量激光所具有的高能量使得其在科学研究、医学治疗和军事应用等领域展现出巨大的潜力。
激光的高能量是由于激发态原子或分子释放出的光子具有高能量特性所决定的。
高能量的激光在材料切割、焊接、打孔等领域具有重要的应用价值。
总之，激光的基本特征是单色性、相干性、高亮度、窄束性和高能量。
这些特征使得激光在科学研究、医学、工业生产等领域发挥着重要的作用。
随着激光技术的不断发展壮大，激光领域的应用将会更加广泛。
激光的原理与特点
激光的原理与特点
激光，是指具有高度一致的光波振荡特性的一种光束。
激光的原理是通过三级系统（包括基态、激发态和亚稳态）之间的电磁辐射相互作用而产生的。
具体来说，激光的原理包括光放大、光共振、正反馈等。
激光的特点主要有以下几个方面：
1. 高度的单色性：激光的频率非常纯净，只有极少的频率成分，因此它具有非常高的单色性。
这是由于激光光波是由一个频率极为准确的谐振振荡系统所产生的。
2. 高度的方向性：激光光束具有非常高的方向性，激光光束在传播过程中很少发生散射，能够以非常窄的角度进行定向传播。
这是由于激光的振荡介质是一个长而细的谐振腔。
3. 高度的相干性：激光光束具有非常高的相干性，所有的光波的振幅和相位都高度一致。
这是由于激光光波是由许多同样频率和相位的原子或分子发射的。
4. 高度的能量密度：激光光束具有非常高的能量密度，能够集中大量的能量在一个很小的空间范围内。
由于激光的强度非常大，因此它可以用来进行高精度的切割、焊接等工业加工。
总之，激光作为一种特殊的光线，具有高度的单色性、方向性、相干性和能量密度，这些特点使得激光被广泛应用于科学、医学、工业等多个领域。
激光的特性及应用
激光的特性及应用激光（laser）是一种高度聚焦的、单色性和相干性极高的光束。
它具有独特的特性，因此在各个领域有广泛的应用。
本文将介绍激光的特性以及一些常见的激光应用。
一、激光的特性1. 高度聚焦：激光束可以被聚焦到极小的直径，因此可以实现高精度和高分辨率的操作。
这种属性使激光在医疗、材料加工和通信领域得到广泛应用。
2. 单色性：激光是单色光，即它的频率非常纯净。
这使得激光在光谱分析、光学传感器和高精度测量中具有重要作用。
3. 相干性：激光的光波是相干的，即光的波峰和波谷保持稳定的相对位置。
这种特性使激光在干涉测量、全息术和激光雷达等领域得到广泛应用。
4. 高能量密度：激光具有高能量密度，可以在很小的空间范围内提供大量的能量。
这使得激光在切割、焊接和打孔等材料加工过程中非常有效。
二、激光的应用1. 医疗领域：激光在医疗领域有着广泛的应用。
例如，激光手术可以实现精确的组织切割和病变去除，减少手术风险和恢复时间。
激光还可以用于激光治疗中的照射，用于促进伤口愈合和病症治疗。
2. 通信领域：激光在光纤通信中起到关键作用。
激光作为信息传输的光源，可以提供高速、高带宽的数据传输。
此外，激光器还可以用于激光雷达系统，提供高分辨率和远距离测量。
3. 制造业：激光在制造业中有广泛应用。
例如，激光切割机可以用于精确切割金属和非金属材料，激光焊接机可以实现高质量的焊接工艺，激光打标机可以在产品上进行纹理、标记和刻字。
4. 科学研究：激光在科学研究中也扮演重要角色。
例如，激光光谱学被广泛应用于化学和物理领域的分析和研究。
激光还可以用于量子物理实验、原子和分子物理学研究等领域。
5. 军事应用：激光在军事领域有着重要的应用。
激光器可以作为导引系统用于精确制导导弹和飞行器。
激光还可以用于激光武器系统，具有远射程、高精度和强杀伤力等特点。
综上所述，激光作为一种特殊的光束，具有高度聚焦、单色性、相干性和高能量密度等特性。
这些特性使得激光在医疗、通信、制造和科学研究等领域都得到了广泛应用。
激光的特点
1、单色性好：普通光源发射的光子，在频率上是各不相同的，所以包含有各种颜色。
而激光发射的各个光子频率相同，因此激光是最好的单色光源。
由于光的生物效应强烈地依赖于光的波长，使得激光的单色性在临床选择性治疗上获得重要应用。
此外，激光的单色特性在光谱技术及光学测量中也得到广泛应用，已成为基础医学研究与临床诊断的重要手段。
2、相干性好：由于受激辐射的光子在相位上是一致的，再加之谐振腔的选模作用，使激光束横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好（由自发辐射产生的普通光是非相干光）。
激光为我们提供了最好的相干光源。
正是由于激光器的问世，才促使相干技术获得飞跃发展，全息技术才得以实现。
3、方向性好：激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光照射到月球上形成的光斑直径仅有1公里左右。
而普通光源发出的光射向四面八方，为了将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置，但即便是最好的探照灯，如将其光投射到月球上，光斑直径将扩大到1 000公里以上。
激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀。
另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”。
4、亮度高：激光的亮度可比普通光源高出1012－1019倍，是目前最亮的光源，强激光甚至可产生上亿度的高温。
激光的高能量是保证激光临床治疗有效的最可贵的基本特性之一。
利用激光的高能量还可使激光应用于激光加工工业及国防事业等。
(1)激光通讯用光传送信息，在今天非常普遍。
比方，舰船用灯语通讯，交通灯用红、黄、绿三色彩度。
但是一切这些用普通光传送信息的方式，都只能局限在短间隔内。
要想把信息经过光直接传送到悠远的中央，就不能用普通光，而只能动用激光。
（2）材料加工钻孔、切割、焊接以及淬火，是加工金属资料时最常用的操作。
激光的特性及应用
力大和较强的抗电子干扰能力。投射时，它是利
用载机上的激光照射器，先向目标照射激光束，
输入炸弹控制舱，
控制炸弹舵面偏转，导引炸弹飞向目标。激光制
导炸弹在普通气象条件下捕获目标率高，遇有雨、
雾、灰尘、水时命中精度降低。
激光的应用
③激光侦察对抗 激光侦察军事上占有十分重要位。利用
激光的应用
激光枪能使人立即疼痛，倒地。特制激光枪 只要照射到人眼里，就会使人立即失明，但 对人眼并无太大伤害，过几天即可恢复视力。
激光的应用
②激光制导
利用激光获得制导信息或传输制导指令使导
弹按一定导引规律飞向目标的制导方法。
激光制导导弹:装有激光制导装置、能自动
导向目标的炸弹。具有射程远、命中精度高、威
激光的特性
4.相干性好 由于激光具有高单色性和高定向
性，决定了激光具有极好的时间相干 性和空间相干性。特制的氦 氖激光 器输出的光束，相干长度达2107km。 氪灯只有38.5cm。
由此我们可以得出激光的一系列 特性，方向性好，单色性好，高亮度，
相干性好。正因为激光有这些较好特性， 因而在生活和军事上等有很广泛的应用。
激光的应用
1.激光加工
利用聚焦激光束具有极高功率密度的 特性，可以对材料进行打孔、切割、焊接、 划片、雕刻和热处理等。
激光的应用
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金
属表面，通过激光与金属的相互作用，金属 吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶 形成焊接。
激光的应用
2.激光军事
①激光枪：用激光代替子弹的枪。有效射程 达8000多米，在敌人 身上灼烧出约半厘米大小 的致命伤口。
激光的一些应用
激光的特性及应用
激光的特性
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第一章2-激光的主要特性
第一章2-激光的主要特性
单色性： 指光强按频率的分布状况，激光的 频谱宽度非常窄 方向性：普通光向四面八方辐射，而激光基 本沿某一直线传播，激光束的发散角很小 相干性：时间相干性和空间相干性都很好 高亮度：在单位面积、单位立体角内的输出 功率特别大
第一章2-激光的主要特性
第一章2-激光的主要特性
end
作业： P23: 1, 2, 5, 8
第一章2-激光的主要特性
• 激光所能达到的最小光束发散角还要受到衍 射效应的限制，它不能小于激光通过输出孔 径时的衍射角m
• 设输出孔径为2a，则衍射极限为
m
2a
(rad )
第一章2-激光的主要特性
• 激光束的空间相干性和方向性对它的聚焦性 能有重要影响。
• 当一束发散角为的单色光被焦距为F的透 镜聚焦时，焦平面光斑直径D为
m
Dm
F 2a
D F
时间相干性和单色性是紧密联系的c=1/ ， --频带宽度
第一章2-激光的主要特性
高亮度
主要指高的相干亮度 • 方向性好单一横模 • 单色性好单一频率 • 方向性和单色性都有利于提高光束的聚焦
性能,从而达到高的相干亮度
第一章2-激光的主要特性
• 一般通称激光的四性为：单色性、相 干性、方向性和高亮度。本质上归结 为：激光具有很高的光子简并度。激 光可以在很大的相干体积内有很高的 相干光强。这一特性正是由于受激辐 射的本性和激光腔的选模作用才得以 实现的。
单色性
• 通常激光器工作在多纵模状态 • 纵模选择和频率稳定后可达到高的单色性 • 气体激光器 单色性最高 He-Ne可达到2Hz • 固体激光器 单色性次之 • 半导体激光器 单色性最差
第一章2模(基模)激光器方向性最好 • 衍射极限 He-Ne激光器 • 方向性依次降低 气体激光器 固体激光器
半导体激光器
第一章2-激光的主要特性
相干性
• 空间相干性 与激光器的方向性密切相关
x
• 时间相干性
C
1 v
单色性越高，相干时间越长
2Hz带宽的氦氖激光器,相干时间可达0.5S,对应
的相干长度15万Km
第一章2-激光的主要特性
• 为了提高激光器的空间相干性，应限制激光 器工作在单横模；合理选择光腔的类型以及 增加腔长以利于提高光束的方向性