激光的发明及广泛应用讲解
激光原理及其应用技术简介
激光原理及其应用技术简介物理系物理学专业09.2 刘娜摘要：激光（LASER）是上实际60年代发明的一种光源。
LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母缩写。
激光有很多特性：激光是单色的，或者说是单频的;激光是相干光;激光是高度集中的。
由于激光的这些特性以及经过30多年的发展，激光现在几乎是无处不在，它已经被用在生活、科研的方方面面。
关键词：激光激光原理激光的特性激光应用Principle of laser and its application technologyLiuna Class 2,Grade 2009 Physics Major Department of Physics Abstract: Laser (LASER) is a kind of light source on the actual 60's invention. LASER is the English "stimulated emission light amplification" acronym. Laser has many characteristics: laser monochromatic, or is the single frequency; laser is coherent light; laser is highly concentrated. Because of these characteristics of the laser and after 30 years of development, the laser is now almost everywhere, it has been used in every aspect of life, scientific research.Keyword: laser laser principle The characteristics of laser laser action；1 引言1960年，在光学发展史上发生了不寻常的事件：激光器——一种具有极高亮度和极好单色性的新型光源诞辰诞生了。
激光器的发展历史及现状ppt课件
远红外激光器
X射线激光器
近紫外激光器
4.主要用途
由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密
测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域 引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距 等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。
子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称
为受控核聚变。
5.世界激光器市场发展现状
世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本在光电子技 术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占 首位；
良好效果。
2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可
测很远的距离，且精度很高。
பைடு நூலகம்
3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆
，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。
4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所
带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中
然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于 激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。
2.3成熟阶段
1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成 功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器的先例,但所 研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。
2.激光器的发明
2.1历史由来
激光器的诞生史大致可以分为几 个阶段，其中1916年爱因斯坦 提出的受激辐射概念是其重要 的理论基础。这一理论指出， 处于高能态的物质粒子受到一 个能量等于两个能级之间能量 差的光子的作用，将转变到低 能态，并产生第二个光子，同 第一个光子同时发射出来，这 就是受激辐射。
激光技术的发展与应用
激光技术的发展与应用激光技术是一种强大的工具，被广泛应用于科学、医学、工业和军事领域，它的独特性质使得它成为了现代技术中不可或缺的一部分。
本文将会讨论激光技术的发展历程，以及它在不同领域中的应用。
激光技术的发展历程激光技术最早由美国物理学家泰奇·豪斯（Theodore Maiman）于1960年发明，他使用了一种半导体材料来制造激光器，并建造了世界上第一台完全工作的激光器。
这被认为是激光技术的诞生。
近年来，激光技术得到了极大的发展，不仅材料和电子元件得到了改进，激光器的类型与功能也得到了改进。
随着技术的进步，激光技术已经成为了许多行业中必不可少的工具。
激光技术的应用1. 科学领域激光技术在科学领域中具有广泛的应用，比如光学测量和精密加工。
在这方面，激光技术的应用使得科学家们能够实现最小尺寸范围的研究，也能够对材料进行微小的锯切并研磨，或者在不损害其它部分的情况下将它们限制在某个特定的区域内。
2. 医学领域激光技术在医学领域中也有着广泛的应用，比如激光手术。
激光手术是一种微创手术，它通过激光光束使组织破裂，从而达到治疗效果，这种技术使得手术切口更小、更干净，并且患者恢复速度更快。
激光还可以用于治疗近视、激光去毛和激光焊接等操作。
3. 工业领域激光技术在工业领域中也有着广泛的应用，比如激光切割。
激光切割不但可以进行常规的金属切割，还可以进行复杂的雕刻和拼贴操作，这种方法对于需要精确准确的雕刻和拼贴的行业如电子产业和汽车制造业非常重要。
4. 军事领域激光技术在军事领域中也有着重要的应用，比如制导武器和激光测距。
激光制导武器是利用激光束对目标进行跟踪并指引武器击中目标，这种技术对于高精度的精确打击非常重要。
结论总之，激光技术的应用范围非常广泛，包括科学、医学、工业和军事领域。
虽然激光技术还有很多不足，但它已经成为了当今现代技术中的重要组成部分，并将在未来的发展中扮演更为重要的角色。
关于激光的简介讲解
关于激光的简介前言：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。
它的原理早在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1960 年激光才被首次成功制造。
激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
该项目在华中科技大学武汉光电国家实验室和武汉东湖中国光谷得到充分体现，也在军事上起到重大作用。
一．什么是激光：激光——人类创造的神奇之光激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。
意思是“受激辐射的光放大”。
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”。
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”。
它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。
激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
激光的产生原理：受激辐射基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出的一套全新的理论。
激光技术及应用介绍
RGB TV SET
Diode Pumped Laser 转换产生 RGB
Diode Pumped MicroLaser
Diode Pumped MicroLaser
DPL Projection TV
绪论
激光在各领域中的广泛应用及发展前景：
在医学领域的应用 1、激光眼科手术 2、激光牙科手术
20世纪50年代初， 电子学和微波技术的应用提出了 将无线电技术从微波推向光波的要求。 1952年 美国马里兰大学的韦伯开始应用以上理 论去放大电磁波。 从微波振荡器到光波振荡器 微波振荡器的实现原理：
一个尺度和波长可比拟的封闭的谐振腔； 利用自由电子与电磁场的相互作用实现电磁波的放大 和振荡。
激光技术发展简史
普通光源-----自发辐射 激光光源-----受激辐射 激 光 (Laser) （镭射） (Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation) “辐射的受激发射光放大”
“激光”——钱学森在1963年提出标准译法
激光技术发展简史
1954年，美国的汤斯(Charles H.Towns)、苏联的巴索 夫(Nikolai G.Basov)和普洛霍洛夫(Aleksander M.Prokhorov)第一次实现了氨分子微波量子振荡器 (Maser), 抛弃了 利用自由电子与电磁场的相互作用实 现电磁波的放大和振荡，利用原子或分子中的束缚电 子与电磁场的相互作用来放大电磁波。 1958年，汤斯和肖洛(Arthur L.Schawlow)抛弃了一个 尺度和波长可比拟的封闭的谐振腔，提出了利用尺度 远大于波长的开放式光谐振腔，实现了激光器的新思 想。 布隆伯根(Nicolaas Bloembergen) 提出了利用光 泵浦三能级原子系统实现原子数反转分布的新构想。 汤斯和肖洛在Physis Revies 上发表论文，指出了实 现受激辐射为主的可能性，并给出了实现这个愿望需 要满足的条件。
高功率激光器的发展与应用研究
高功率激光器的发展与应用研究自从激光技术被发明并且应用于实践以来，便引起了全球科技领域的广泛关注。
激光技术作为一种精密测量与精确制造的基础工具，功能应用正在不断地拓展。
高功率激光器近年来在国内外科学研究与工业领域中得到广泛关注和应用，并取得了突破性成果。
本文将介绍高功率激光器的发展历程以及其在各个领域的应用研究。
高功率激光器的发展历程激光技术是一种高能量密度的电磁波，具有单色化、一束集中、相干性强、调制度高等特点。
激光器的功率越高，其应用领域及应用效果就越广泛和明显。
早期的激光器功率仅为几个瓦特，现在已经发展到超过10万瓦。
其中，高功率激光器的发展历程如下：1962年，美国贝尔实验室科学家塞奇维克首次制作出了一台连续波四个激光器。
1964年，美国女性物理学家瓦特斯斯研制出一台半导体激光器，并开创了激光器发展新局面；1977年，美国贝尔实验室研制出了一台发射功率达1千瓦级别的连续激光器材料；1983年，加拿大国家技术研究所研制出了输出功率高达750瓦的固体激光器；1990年，法国创新公司研制出了国际上最先进的1兆瓦钛宝石激光器；2000年，日本以太空开发为基础，发明了世界上首款远离地球300千米使用的氢气激光器，被称为“超炫激光器”。
可见，高功率激光器的发展历程经历了40多年的漫长的历程，由早期的几个瓦特到现在超过10万瓦，技术已经得到了较为全面的提升。
高功率激光器的应用研究随着高功率激光器的不断发展，其应用研究也得到了较多的关注，被广泛应用于各个领域，如以下几个案例：医疗领域：近年来，高功率激光器被广泛地应用于医疗领域，如在冠状动脉阻塞、治疗癫痫和癌症、慢性肝病、糖尿病、靶向治疗乳腺癌等方面。
其中，钛宝石激光器、半导体激光器和二氧化碳激光器等设备是医院中使用最多的类型。
光通信领域：传统的光通信技术是以光纤通信方式为主的，但是随着激光技术的发展，越来越多的激光设备被应用于光信号传输。
高功率激光器通信系统可以用于卫星通信、海底电缆通信、高速列车通信和远程飞行器通信等领域。
激光技术的发展情况和资料特点介绍以及应用概述
激光技术的发展情况和资料特点介绍以及应用概述激光技术最早于1960年面世，是一种因刺激产生辐射而强化的光。
激光被广泛应用是因为它具有单色性好、方向性强、亮度高等特性。
激光技术的原理是：当光或电流的能量撞击某些晶体或原子等易受激发的物质，使其原子的电子达到受激发的高能量状态，当这些电子要回复到平静的低能量状态时，原子就会射出光子，以放出多余的能量；而接着，这些被放出的光子又会撞击其它原子，激发更多的原子产生光子，引发一连串的“连锁反应”，并且都朝同一个方前进，形成强烈而且集中朝向某个方向的光。
这种光就叫做激光。
激光几乎是一种单色光波，频率范围极窄，又可在一个狭小的方向内集中高能量，因此利用聚焦后的激光束可以对各种材料进行打孔。
激光因为拥有这种特性，所以拥有广泛的应用。
激光技术的核心是激光器，世界上第一台激光器是1960年由T.H.梅曼等人制成的第红宝石激光器，激光器的种类很多，可按工作物质、激励方式、运转方式、工作波长等不同方法分类。
但各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。
半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明，使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器。
在1962年7月美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）报告了砷化镓材料的光发射现象，通用电气研究实验室工程师哈尔（Hall）与其他研究人员一道研制出世界上第一台半导体激光器。
半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，由于物质结构上的差异，产生激光的具体过程比较特殊。
常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
自1962年世界上第一只半导体激光器是问世以来，经过几十年来的研究，半导体激光器得到了惊人的发展，它的波长从红外、红光到蓝绿光，被盖范围逐渐扩大，各项性能参数也有了很大的提高！半。
激光发展及应用
• （2）亮度极高 ） 在激光发明前， 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的 亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激 亮度最高，与太阳的亮度不相上下， 光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。 光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为 激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。 激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。 红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约 勒克斯（ ），颜色鲜红 为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激 勒克斯 光照度的单位），颜色鲜红， 光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月 光光斑明显可见。 产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯， 球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人 眼根本无法察觉。 眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定 向发光。 向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内 射出，能量密度自然极高。 射出，能量密度自然极高。
•
1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种 年 神奇的现象： 神奇的现象：当他们将内光灯泡所发射的光照在 一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、 一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、 始终会聚在一起的强光。根据这一现象， 始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提 出了“激光原理” 出了“激光原理”，即物质在受到与其分子固有 振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发 振荡频率相同的能量激励时， 散的强光--激光 他们为此发表了重要论文。 激光。 散的强光 激光。他们为此发表了重要论文。肖 洛和汤斯的研究成果发表之后， 洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷 提出各种实验方案，但都未获成功。 提出各种实验方案，但都未获成功。1960年5月 年 月 15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅 日 曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人 微米的激光， 曼宣布获得了波长为 微米的激光 类有史以来获得的第一束激光， 类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为 世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。 世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
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激光的发明及广泛应用摘要：激光器的发明是20世纪科学技术有划时代意义的一项成就。
从近代一开始，激光理论、激光器件、激光应用各方面的研究广泛开展，各种激光器如雨后春笋一般涌现。
几十年来，激光科学成果累累，已成为影响人类社会文明的又一重要因素。
关键字：受激辐射粒子数反转放大器
1960年5月16日，世界上第一个激光器——红宝石激光器发出了一束神奇的光，它的名字叫“激光”。
最初中文的名称叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译。
LASER是英文“受激辐射的光放大”的缩写。
什么叫做“受激辐射”？他基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。
这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。
这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。
普朗克的能量子假说和爱因斯坦的光量子理论为量子电子学的发展奠定了基础。
特别是爱因斯坦1916年对辐射
理论的分析，为激光提供了理论基础。
而美国马萨诸塞州坎布里奇的麻省理工学院的汤斯（CharlesH．Townes，1915—）也为此做出了不可磨灭的贡献。
他研究的是微波和分子之间的相互作用。
他计算出把分子束系统的高能态与低能态分开，并使之馈入腔中的条件。
他还考虑到腔中应充有电磁辐射以便激发分子进一步辐射，从而提供了反馈，保持持续振荡。
这时拍赛尔和庞德在哈佛大学已经实现了粒子数反转，不过信号太弱，人们无法加以利用。
当时人们已经认识到，粒子数反转是放大的必要条件。
汤斯认为是粒子没有办法放大。
他一直在苦思这个问题。
他设想如果将介质置于诸振腔内，利用振荡和反馈，也许可以放大。
汤斯很熟悉无线电工程，所以别人没有想到的，他先想到了。
汤斯开始按他的新方案进行工作。
这个组的成员有博士后齐格尔（H．J．Zeiger）和博士生戈登（J．P．Gordon）。
后来齐格尔离开哥伦比亚，由中国学生王天眷接替。
汤斯选择氨分子作为激活介质。
这是因为他从理论上预见到，氨分子的锥形结构中有一对能级可以实现受激辐射，跃迁频率为23870 MHz。
氨分子还有一个特性，就是在电场作用下，可以感应产生电偶极矩。
氨的分子光谱早在1934年即有人用微波方法作出了透彻研究。
1946年又有人对其精细结构作了观察，这都为汤斯的工作奠定了基础。
汤斯小组历经两年的试验，终于在1953年制成了第一台微波激射器，取名为“微波激射放大器”（Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation），简称MASER（微波激射器）。
与此同时，还有几个科学集体在尝试实现微波的放大。
其中在苏联有莫斯科的列别捷夫物理研究所普洛霍洛夫和巴索夫的小组，他们一直在研究分子转动和振动光谱，探索利用微波波谱方法建立频率和时间的标准。
他们认定，只要人为地改变能级的集居数就可以大大增加波谱仪的灵敏度，并且预言，利用受激辐射有可能实现这一目标。
他们也用非均匀电场使不同能态的分子分离，不过他们的装置比汤斯小组的晚了几个月才运转。
但是这并不是真正的激光器！
普罗霍罗夫所依据的原理是物质中电子的受激发射效应。
实际上就是爱因斯坦早在1916年就提出的受激辐射概念。
一个能放大的系统，如果适当加大正反馈，就能形成振荡。
这就是量子放大与量子振荡的基本原理。
氨分子激射器作为第一个量子电子学器件，有其重要的历史意义。
它制成后不久，就被做成氨分子钟，作为时间和频率的基准。
但由分子束或气体制成的微波激射器波段有限，浓度低，功率小。
还有待于继续发展。
后来普罗霍罗夫把氨分子激射器的工作波长减小到亚毫
米量级，把频率提高了一两个量级。
从1955年起，普罗霍罗夫又把注意力转向顺磁共振微波激射器，他在几年内研究了一系列顺磁晶体的顺磁共振与弛豫特性，并于1958年获得了微波激射。
1958年普罗霍罗夫和汤斯分别发表文章，指出光学中使用的法布里一伯罗标准具可用作从亚毫米波直到可见光波段的谐振腔。
在他们的理论指导下，两年后就发明了激光器。
但在当时激光器的功率还很低，另一位科学家——巴索夫对此做出了重要的科学贡献——对半导体激光器的研究。
早在第一台激光器问世以前，巴索夫在1959年就提出了半导体激光器的方案。
在半导体上加上足够强的脉冲电场，在强电场作用下，大量原子通过碰撞而被电离，导带中的电子数及价带中的空穴数均急剧增多。
当电场撤去后，在一定条件下，可以产生粒子数反转状态。
1961年，巴索夫又提出p －n结注入式激光器的原理，发表于苏联《实验与理论物理》杂志上。
他还导出了产生受激发射的条件。
据此，好几个研究组在1962年先后制成了半导体激光器。
巴索夫用砷化锌（GaAS）在77 K下获得近红外光的受激辐射。
这种类型的激光器后来得到不断的完善，改进了结构，降低了阈值电流，提高了效率，压缩了激光线宽，特别是使其能在室温下工作。
到了70年代后期，已逐渐形成了在应用上大发展的局面。
成为当前应用最广的一种半导体激光器。
至此，真正的激光器便诞生了！可见它的诞生真是历尽了千辛万苦！但是它却发挥着难以想象的巨大的作用！
激光有亮度高，方向性好，单色性好，相干性好等特点。
它的能量高度集中，比太阳表面的亮度高几百亿倍，可产生几万度的高温。
可以来诱发化学反应，甚至可以引发热核聚变！不仅如此，激光发射后发射角非常小，射出20公里，光斑直径只有20——30厘米，因此做成的测距仪精度非常高！它的波长基本一致，谱现宽度非常窄，颜色很纯，由于这个特性，激光在通信技术中应用很广——现在有激光雷达，激光卫星等多种通讯设备！
激光在医学上应用非常广泛，聚焦后的激光束好象一把利“刀”，且具有热凝固止血作用，故被称为是“神刀”。
激光对周围正常脑组织损伤很小，精确度高，适用于脑外科手术治疗。
对于耳鼻喉咽解剖学的特点，采用普通器械手术难度很大，应用光纤传输激光治疗非常方便！它对皮肤恶性肿瘤和癌症的治疗有特殊效果，可避免癌细胞扩散和转移，手术不出血或少出血，病灶清除彻底，可高温灭菌，预防感染等诸多优点！
激光在军事上的用途也非常广泛，现在已经研制成了激光枪，激光炮等武器，威力十分巨大！可以瞬间摧毁导弹，飞
机，卫星等大型目标，精度非常高！它是速度最快的武器！激光武器将在未来的战争中发挥巨大的作用！
激光的作用还远远不止这些，我相信，激光将对我们未来的生活产生巨大的影响！
参考文献：
李孝东，赵志洲。
《物理.工程.创新》。
中国矿业大学出版社。