laser4-研深圳大学 高等激光物理学期末复习课件

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大学物理课件激光

大学物理课件激光

半导体材料及器件结构
01 02 03
半导体材料
半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。常 见的半导体材料包括硅(Si)、锗(Ge)以及砷化镓 (GaAs)等。这些材料具有独特的能带结构和电子特性, 使得它们能够用于制造各种电子器件和光电器件。
半导体器件结构
半导体器件结构是指利用半导体材料制成的各种电子器件的 结构形式。常见的半导体器件结构包括二极管、晶体管、场 效应管等。这些器件结构具有不同的工作原理和特性,可用 于实现放大、开关、调制等功能。
受激辐射
原子或分子在外界光场的作用下, 从高能级向低能级跃迁并发射出一 个与入射光子完全相同的光子的过 程。
激光产生条件
粒子数反转
谐振腔
高能级上的粒子数大于低能级上的粒 子数,这是产生激光的必要条件。
激光器中的谐振腔提供了正反馈机制, 使得受激辐射的光子能够在腔内多次 往返并被放大,最终形成稳定的激光 输出。
增益大于损耗
在激光器中,增益介质提供的增益必 须大于各种损耗(如反射、吸收、散 射等)的总和,才能实现光放大并产 生激光。
激光器基本结构增益介质来自提供粒子数反转和光放大的物质, 如气体、液体、固体或半导体等。
泵浦源
为增益介质提供能量,使其实现 粒子数反转的装置,如闪光灯、 激光二极管等。
谐振腔
由两个反射镜组成的光学腔体, 提供正反馈机制并决定激光的波 长、方向性和模式等特性。
激光束质量评价
01
光束发散角
指激光束在传播过程中的发散程度,通常以毫弧度(mrad)为单位。
发散角越小,激光束的准直性越好,能够保持更长的有效照射距离。
02
光束稳定性
指激光束在时间和空间上的稳定性。稳定性越好,意味着激光束在传播

大学物理激光ppt课件-2024鲜版

大学物理激光ppt课件-2024鲜版

高斯光束定义
传输特性
在垂直于传播方向的平面上,光强分布呈高 斯函数形式的光束。
高斯光束在自由空间中传输时,其光斑大小、 光强分布以及波前曲率半径等参数会发生变 化。
瑞利长度
聚焦特性
高斯光束在传输过程中,光斑大小变化缓慢 的区域称为瑞利长度,它是高斯光束的一个 重要参数。
高斯光束经过透镜聚焦后,焦点附近的光强 分布和光斑大小与透镜焦距、光束腰斑大小 及波长等因素有关。
研究基于量子力学原理的激光技术,如量子点激光器、量子级联激光 器等。
2024/3/28
29
未来发展趋势预测
2024/3/28
激光技术的微型化和集成化
随着微纳加工技术的发展,未来激光器将更加微型化、集成化,实现 更高的性能和更广泛的应用。
智能化和自动化
借助人工智能、机,提高激光应用的便捷性和效率。
新型固体材料和新技术的发展为固体激 光器的发展提供了新的机遇和挑战。未 来,需要探索更多具有优异性能的新型 固体材料和新技术,以推动固体激光器 的创新和发展。同时,也需要解决新材 料和新技术的可靠性、稳定性和成本等 问题。
2024/3/28
22
06
光纤通信系统中激光技术应用
2024/3/28
23
光纤传输原理及特点
绿色环保
发展低能耗、低污染、高效率的激光技术,推动绿色环保的能源利用 和产业发展。
跨学科融合
加强激光技术与生物学、医学、材料科学等学科的交叉融合,开拓新 的研究领域和应用前景。
30
THANK YOU
2024/3/28
31
3
激光产生机制
01
02
03
粒子数反转
通过外界激励使高能级粒 子数多于低能级,实现粒 子数反转分布。

激光原理期末复习XX

激光原理期末复习XX

激光原理期末复习(2014-6)第一章:概述1. 激光的特性:方向性好、单色好、相干性好、亮度高;方向性、单色性、相干性、亮度的定义;为什么具有这些特性?2. 相干长度的概念及计算:v c L c ∆=/第二章:激光产生的基本原理1. 自发辐射、受激吸收、受激辐射概念;三种跃迁几率的定义式及计算;自发辐射和受激辐射的区别;三个爱因斯坦系数之间的关系。

2. 激光产生的两个基本(必要)条件:粒子数反转,光学谐振腔(减少模式数量);激光产生的两个充分条件:阈值条件,增益饱和。

为什么要具备这些条件?3. 以红宝石和Nd:YAG 为例,分析三能级系统和四能级系统的构成、特点;如何实现粒子数反转分布?4. 增益系数的定义和受激辐射光放大的概念。

5. 激光器的基本组成:工作物质、谐振腔、泵浦源;各部分所起的作用。

第三章:光学谐振腔与激光模式1. 光学谐振腔的构成:由全反射镜和部分反射镜放置在工作物质两端;特点:侧面开放。

2. 共轴球面腔的稳定性条件;稳定腔、非稳腔、临界腔的含义。

3. 激光纵模的概念,纵模间隔。

4. 激光横模的概念,横模形成的原因,几个低阶横模的光强分布图样。

5. 光学谐振腔的损耗种类:几何损耗,衍射损耗,透射损耗,非激活吸收损耗和散射损耗;衍射损耗和透射损耗的计算;损耗的最主要描述方法---平均单程损耗因子。

6. 自再现模的概念;自再现模积分方程;积分方程解的物理意义---本征函数代表光场分布,本征值与损耗和相位滞后相联系。

7. 方形镜对称共焦腔和圆形镜对称共焦腔的模式特征:基模的光腰半径、镜面上的光束半径、横截面上的光场分布、波面曲率半径、发散角、谐振频率;9. 一般稳定球面腔的模式特征:等价共焦腔概念、共焦参数、基模光腰半径、光腰位置、发散角、谐振频率的计算;平凹腔共焦参数和光腰半径的计算。

第四章:高斯光束1. 基模高斯光束的表示形式、基本性质,与普通球面波的区别。

2. 高斯光束的特征参量:光腰半径和光腰位置,某一位置的光束半径和波面曲率半径,q 参数表示法。

激光原理复习

激光原理复习

激光原理复习(总13页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--激光原理第一章1. 激光器的组成部分及作用(1)工作物质(激活物质):用来实现粒子数反转和产生光的受激发射作用的 物质体系。

(2)泵浦源:提供能量,实现工作物质的粒子数反转。

(3)谐振腔:①提供轴向光波模的正反馈②模式选择,保证激光器单模振荡,从而提高激光器的相干性。

2. 模式数的计算 V c V c g 322824νπννλπ∆=⨯⨯∆= 单色模密度:328c n πνν= 计算例:封闭腔在5000 Å处单色模密度。

Hz c14108106105000103⨯=⨯⨯==-λυ 353821432s 1035.310310614.388-⋅⨯=⨯⨯⨯⨯==m c n )()(πυυ3. 光谱宽度的计算c l c t //1=∆≈δν 其中,c l 为波列长度。

4. 本征状态的定义给定空间内任一点处光的运动情况,在初始条件和边界条件确定后,原则上就可求解麦克斯韦方程组,一般可得到很多解,而且这些解的任何一种线性组合都可满足麦克斯韦方程,每一个特解,代表一种光的分布,即代表光的一种本振振动状态。

5. 光子简并度的定义 光子简并度对应于线度光源λ,在单位时间单位立体角内发出单位频宽的光子数(处于同一个相格中的光子数,处于一个模式中的光子数,处于相干体积内的光子数,处于同一量子态内的光子数,都有相同的含义,均定义为光子简并度)。

并用δ表示:νλνδ∆∆Ω∆==∆ΩS h P g n )/2(26. 光子简并度与单色亮度之间的关系光源的光子简并度,从微观上反映出光源的单色亮度。

单色亮度:∆Ω∆∆=ννS P B 。

光子简并度δ与单色亮度νB 之间的关系为:hv B v 22λδ=7. 光子平均能量的表达同一种光子运动状态(或同一种光波模式)的光子平均能量:1)exp(-=KT h h E νν8. 光的自发辐射、受激吸收、受激辐射自发辐射:处于2E 的原子在无外来光子情况下自发地向1E 能级跃迁,发射能量以光辐射形式放出即自发辐射。

激光期末复习题

激光期末复习题

激光期末复习题激光期末复习题激光,全称为“光的放大与激射辐射”,是一种特殊的光源。

它具有高度的单色性、方向性和相干性,广泛应用于科学研究、医疗、通信、制造业等领域。

即将到来的期末考试,我们将回顾一些关于激光的重要概念和原理。

以下是一些激光期末复习题,帮助我们巩固对激光的理解。

1. 什么是激光?它与普通光有何不同?激光是一种特殊的光源,具有高度的单色性、方向性和相干性。

与普通光相比,激光具有更高的亮度和更窄的光束。

激光的波长可以非常短,从红外到紫外都有。

2. 激光的放大过程是如何实现的?激光的放大过程基于光的受激辐射原理。

当一个光子通过一个被激发的原子时,它会引起原子的另一个电子跃迁到一个更高的能级。

这个过程会释放出另一个同样频率和相位的光子,导致光的放大。

3. 请解释激光的相干性是什么意思?激光的相干性是指光波的相位关系在时间和空间上的稳定性。

激光光束中的光波具有相同的频率和相位,这使得激光能够形成一束高度聚焦的光束。

4. 激光在医疗领域的应用有哪些?激光在医疗领域有广泛的应用,包括激光手术、激光治疗、激光诊断等。

激光手术可以用于眼科手术、皮肤手术和神经外科手术等。

激光治疗可以用于减轻疼痛、促进伤口愈合和治疗癌症等。

激光诊断可以用于检测眼部疾病、癌症和心血管疾病等。

5. 激光通信是如何工作的?激光通信利用激光光束传输信息。

发送端将信息转换为激光脉冲,然后通过光纤或自由空间传输到接收端。

接收端使用光电探测器将激光信号转换为电信号,然后解码以获取原始信息。

6. 激光切割和激光打标有何不同?激光切割是利用激光束的高能量和高聚焦性来切割材料。

它可以用于金属、塑料、木材等材料的切割。

激光打标是利用激光束的高能量和高精度来在材料表面刻上标记。

它可以用于金属、塑料、玻璃等材料的打标。

7. 激光在制造业中的应用有哪些?激光在制造业中有许多应用,如激光焊接、激光切割、激光打孔和激光雕刻等。

激光焊接可以用于汽车制造、电子制造和航空航天等行业。

高三物理激光3(PPT)5-4

高三物理激光3(PPT)5-4
交办的特殊重要事务。 【不管三七二十一】īī不顾一切;不问是非情由。 【不光】〈口〉①副表示超出某个数量或范围; 不止:报名参加的~是他一个人。②连不但:~数量多,质量也不错|这里~出煤,而且出铁。 【不轨】形指违反法纪或搞叛乱活动:~之徒|行为~|图 谋~。 【不过】①副用在形;江苏成考网:/ ;容词性的词组或双音节形容词后面,表示程度最高:再好~|最快~|乖巧~的孩子。 ②副指明范围,含有往小里或轻里说的意味;仅仅:当年她参军的时候~十七岁|他~念错一个字罢了。③连用在后半句的开头儿,表示转折,对上半句话 加以限制或修正,跟“只是”相同:病人精神还不错,~胃口不大好。 【不过意】过意不去:总来打扰您,心里实在~。 【不寒而栗】不寒冷而发抖,形容 非常恐惧。 【不好意思】?①害羞;难为情:他被大伙儿说得~了|无功受禄,实在~。②碍于情面而不便或不肯:虽然不大情愿,又~回绝。 【不合】① 动不符合:~手续|~时宜。②〈书〉动不应该:早知如此,当初~叫他去。③形合不来;不和:性格~。 【不和】形不和睦:姑嫂~|感情~。 【不哼不 哈】不言语(多指该说而不说):有事情问到他,他总~的,真急人。 【不遑】〈书〉动来不及;没有时间(做某件事):~顾及。 【不讳】〈书〉动①不 忌讳;无所避讳:直言~。②婉辞,指死亡。 【不惑】〈书〉名《论语?为政》:“四十而不惑。”指年至四十,能明辨是非而不受迷惑。后来用“不惑” 指人四十岁:年届~|~之年。 【不羁】ī〈书〉动不受束缚:放荡~|~之才。 【不及】动①不如;比不上:这个远~那个好|在刻苦学习方面我~他。 ②来不及:后悔~|躲闪~|~细问。 【不即不离】既不亲近也不疏远。 【不计】动不计较;不考虑:~成本|~个人得失。 【不计其数】无法计算数目, 形容极多。 【不济】〈口〉形不好;不顶用:精力~|眼神儿~。 【不假思索】ī用不着想,形容说话做事迅速。 【不见】动①不见面:~不散|这孩子一 年~,竟长得这么高了。②(东西)不在了;找不着(后头必须带“了”):我的笔刚才还在,怎么转眼就~了? 【不见得】?副不一定:这雨~下得起 来|看样子,他~能来。 【不见棺材不落泪】?ɑ比喻不到彻底失败的时候不知痛悔。也说不见棺材不掉泪。 【不见经传】ī经传中没有记载,指人或事物没 有什么名气,也指某种理论缺乏文献上的依据。 【不解之缘】ī不能分开的缘分,指亲密的关系或深厚的感情。 【不禁】ī副抑制不住;禁不

度高二物理粤教版选修34 4.7激光 课件(共52张PPT)

度高二物理粤教版选修34 4.7激光 课件(共52张PPT)
Institute of Advanced Materials (IAM) of NUPT
高阶横模的抑制
抑制高阶横模需要两方面的条件:一方面是要求基横模光束的 衍射损耗小,使得基横模不仅满足振荡的阈值条件,而且有较 大的功率输出;另一方面是要求高阶横模的衍射损耗足够大。 下面介绍两种常用的抑制高阶横模的方法。 光阑法选取单横模:高阶横模的光束截面比基横模大,故减小 增益介质的有效孔径a,从而减小菲涅耳数N,就可以大大增加 高阶横模的衍射损耗,以致将它们完全抑制掉。最简单的办法 就是在腔内靠近反射镜的地方放置一个光阑(用于增益较低的 气体激光器)。 聚焦光阑法和腔内望远镜法选横模。
20
薄透镜对球面波的曲率变换作用
几何光学中透镜起成像的作用,其成象公式描述了物象关系
1 1 1 s s f
物理光学则把透镜的作用看成是使光波得到变换,把如图所示的发 散球面波变成会聚球面波。若将发散球面波的曲率半径记做正R, 会聚球面波的曲率半径为负R,,透镜的作用可记做:
L L L 0T T P P H H 、 、 分 别 为 折 射 率 的 温 度 、 大 气 压 强 和 水 蒸 汽 压 强 变 化 系 数
T PH
Institute of Advanced Materials (IAM) of NUPT 14
2.2 稳频方法概述
被动式稳频: 利用热膨胀系数低的材料制做谐振腔的间隔器;或用膨胀系数为负值 的材料和膨胀系数为正值的材料按一定长度配合,以便热膨胀互相抵 消,这种办法一般用于工程上稳频精度要求不高的情况。 主动式稳频: 把单频激光器的频率与某个稳定的参考频率相比较,当振荡频率偏离 参考频率时,鉴别器就产生一个正比于偏离量的误差信号。 ➢ 把激光器中原子跃迁的中心频率做为参考频率,把激光频率锁定到跃 迁的中心频率上,如兰姆凹陷法。 ➢ 把振荡频率锁定在外界的参考频率上,例如用分子或原子的吸收线作 为参考频率,选取的吸收物质的吸收频率必须与激光频率相重合。如 饱和吸收法。

高中物理第四章光7激光课件教科选修34教科高二选修34物理课件

高中物理第四章光7激光课件教科选修34教科高二选修34物理课件

用激光扫描条形码
提示 如:用CD或DVD播放影片、电视(diànshì)或网络信息的传输光缆、激
光测距、激光切割等。
12/10/2021
第六页,共十二页。
自主预习
知识(zhī
shi)精要
典题例解
合作探究
迁移(qiānyí)
应用
激光的特性
1.激光的产生:激光是原子受激辐射(fúshè)产生的光,发光的方向、频率、偏
而探照灯的光束能扩展到几十米范围。
(3)亮度高。激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
12/10/2021
第七页,共十二页。
自主预习
知识(zhī
shi)精要
合作探究
迁移
典题例解
(qiānyí)应

【例题】 纳米科技是跨世纪新科技,将激光束宽度聚焦到纳米范围,可修复人
体已损坏的器官,对DNA分子进行超微型基因修复,把令人类无奈的癌症、遗传
3.观察全息照片时要用激光照射照片,从另一侧面观察。
12/10/2021
第五页,共十二页。
自主预习
目标
(mùbiāo)
导航
预习(yùxí
)
导引

合作探究

在日常生活中,我们可以随时感受到激光的存在。如在超级市场里,你会
看到用激光在商品的条形码上扫描,结算账目(如图所示),你能再举几个生活
中应用激光的例子吗?
内容(nèiróng)总结
目标导航。(1)亮度高,它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。(2)可用
激光束来切割(qiēgē)、焊接以及在很硬的材料上打孔,医学上可以用激光做“光刀”来切开
皮肤、切除肿瘤。提示 如:用CD或DVD播放影片、电视或网络信息的传输光缆、激光测距、
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Electronic amplifiers rely on electronic circuits made
of capacitors, inductors, etc
#
Differences between optical and electronic amplifiers
➢ The source of external power
power sources.
#
Amplifier bandwidth
Bandwidth : amplifier’s frequency response
In the optical amplifier
the frequency response is determined by the
frequency dependence of the gain coefficient
the exponential growth of the intensity At high power levels ,this is not correct,
it will produce gain saturation.
#
Gain saturation
The intensity increases the rate of stimulated emission increases population from the upper level is reduces the degree of population inversion is reduced the gain is also reduced. #
#
Differences between optical and electronic amplifiers
➢ Phase
The optical amplifier increases the magnitude of the optical field while maintaining its phase.
The frequency response is proportional to the
lineshape function of the given transition.
#
G(z) n 21( , 0 )
21
(
,
0
)
B21g
(
)
h
c
21( , 0 )
A21c 2
8 2
g( )
21( , 0 )
G() is a Lorentzian function
I→0
( )2
G(
, 0 )
G( 0 )
(
2 0 )2
( 2
)2
2 G( 0 )
gN ( , 0 )
2
(
10)2(源自2)2gN
(
0
)
2
Gain saturation
At low power, optical amplify function I(z) = I(0)exp(Gz)
Phase is not relevant in electronic amplifiers.
➢ Frequency response
In optical amplifiers the basic frequency selection is determined by the energy levels in atoms
Once the number of photons overtakes the number of excited atoms, the exponential growth comes to an end.
#
Gain saturation
The population difference is a function of the energy density : (ν=ν0)
1 tsp
2
n 2 8
g( )
Amplifier bandwidth
The frequency response is proportional to the
lineshape function of the given transition.
In the case of homogeneous broadening
Gain saturation
The intensity increases in the amplifier, it stimulates more and more excited atoms to emit photons.
This can only go on as long as the number of stimulating photons is less than the number of excited atoms.
➢ both are characterised by a gain coefficient, which is frequency dependent;
➢ both are influenced by noise, gain saturation, and
other non-linearities.
optical oscillators.
laser
#
Light amplifiers
Comparing optical amplifiers with electronic amplifiers
Similarities:
➢ both rely on an external power source to supply energy;
Electronic amplifiers can only be powered by electrical energy
Optical amplifiers can be ‘pumped’ by electrical,
optical, chemical, mechanical and even nuclear
laser4-研深圳大学 高等激光物理学期末复 习课件
From amplifiers to oscillators
the laser: an optical amplifier
a source of light
amplifier : bandwidth and gain saturation
amplifiers with positive feedback
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