激光器PPT课件
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激光器的发展历史及现状ppt课件
①远红外激光器 ②中红外激光器 ③近红外激光器 ④可见激光器 ⑤近紫外激光器 ⑥真空紫外激光器 ⑦X射线激光器,
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。
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。
半导体激光器ppt课件
Ⅱ、与同质结激光器相比，异质结激光器具有以下优点： 1）阈值电流低，同时阈值电流随温度的变化小； 2）由于界面处的折射率差异，光子被限制在作用区内； 3）能实现室温下的连续振荡。
应用：
半导体激光器应用十分广泛，主要分布在军事、生产和医疗方面：
军事：Ⅰ)激光引信。半导体激光器是唯一能够用于弹上引信的激光器。 Ⅱ)激光制导。它使导弹在激光射束中飞行直至摧毁目标。 Ⅲ)激光测距。主要用于反坦克武器以及航空、航天等领域。 Ⅳ)激光雷达。高功率半导体激光器已用于激光雷达系统
目录
CONTENTS
1 基本介绍及发展 2 基本原理及构成
3 主要特性
4 分类、应用及发展前景
基本介绍及发展
高能态电子束>低能态电子束
高能态
低能
态
同频同相
的光发射
同频同相光 谐振腔内多次往返
放大
激光
激光：通过一定的激励方 式，实现非平衡载流子的 粒子数反转，使得高能态 电子束大于低能态电子束， 当处于粒子数反转状态的 大量电子与空穴复合时， 便产生激光。
激光具有很好的方向性和 单色性。用途十分广泛
高功率半导体激光器
① 、1962年9月16日，通用电气公司的罗伯特·霍尔 （Robert Hall） 带领的研究小组展示了砷化镓（GaAs）半导体的红外发射， 首个半 导体激光器的诞生。 ②、70年代，美国贝尔实验室研制出异质结半导体激光器，通过对光 场和载流限制，从而研制出可在室温下连续运转且寿命较长的激光器。 ③、80年代，随着技术提升，出现了量子陷和超晶格等新型半导体激 光器结构； 1983年，波长800nm的单个输出功率已超过100mW，到 了1989年，0.1mm条宽的则达到3.7W的连续输出，转换效率达39%。 ④、90年代在泵浦固体激光器技术推动下，高功率半导体激光器出现 突破进展。。1992年，美国人又把指标提高到一个新水平：1cm线阵 连续波输出功率达121W，转换效率为45%。
应用：
半导体激光器应用十分广泛，主要分布在军事、生产和医疗方面：
军事：Ⅰ)激光引信。半导体激光器是唯一能够用于弹上引信的激光器。 Ⅱ)激光制导。它使导弹在激光射束中飞行直至摧毁目标。 Ⅲ)激光测距。主要用于反坦克武器以及航空、航天等领域。 Ⅳ)激光雷达。高功率半导体激光器已用于激光雷达系统
目录
CONTENTS
1 基本介绍及发展 2 基本原理及构成
3 主要特性
4 分类、应用及发展前景
基本介绍及发展
高能态电子束>低能态电子束
高能态
低能
态
同频同相
的光发射
同频同相光 谐振腔内多次往返
放大
激光
激光：通过一定的激励方 式，实现非平衡载流子的 粒子数反转，使得高能态 电子束大于低能态电子束， 当处于粒子数反转状态的 大量电子与空穴复合时， 便产生激光。
激光具有很好的方向性和 单色性。用途十分广泛
高功率半导体激光器
① 、1962年9月16日，通用电气公司的罗伯特·霍尔 （Robert Hall） 带领的研究小组展示了砷化镓（GaAs）半导体的红外发射， 首个半 导体激光器的诞生。 ②、70年代，美国贝尔实验室研制出异质结半导体激光器，通过对光 场和载流限制，从而研制出可在室温下连续运转且寿命较长的激光器。 ③、80年代，随着技术提升，出现了量子陷和超晶格等新型半导体激 光器结构； 1983年，波长800nm的单个输出功率已超过100mW，到 了1989年，0.1mm条宽的则达到3.7W的连续输出，转换效率达39%。 ④、90年代在泵浦固体激光器技术推动下，高功率半导体激光器出现 突破进展。。1992年，美国人又把指标提高到一个新水平：1cm线阵 连续波输出功率达121W，转换效率为45%。
激光原理及应用PPT课件
激光治疗
通过激光照射病变组织，达到治 疗目的，如激光治疗近视、祛斑
等。
激光手术
利用激光进行微创手术，具有出 血少、恢复快、精度高等优点， 如激光心脏手术、激光眼科手术
等。
激光诊断
利用激光光谱技术对人体组织进 行检测和分析，为疾病诊断提供
依据。
军事国防领域应用
激光雷达
利用激光雷达进行目标探测、识别和跟踪，具有高分辨率、抗干 扰能力强等特点。
微型化与集成化
发展微型激光器，实现与其他光电器件的集成，推动光电子集成技 术的发展。
新型激光技术
研究新型激光技术，如光纤激光器、化学激光器等，拓展激光器的 应用领域。
高功率、高效率、高稳定性挑战
高功率激光器
提高激光器的输出功率，满足高能激光武器、激光聚变等领域的 需求。
高效率激光器
优化激光器的能量转换效率，降低能耗，提高激光器的实用性。
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质 （如晶体、玻璃等）中的 粒子，实现粒子数反转并 产生激光。
特点
结构紧凑、效率高、光束 质量好。
应用领域
工业加工、医疗、科研等。
气体激光器
工作原理
利用气体放电激励气体分子或原子， 使其产生能级跃迁并辐射出激光。
特点
应用领域
激光切割、焊接、打孔等工业应用。
输出功率大、光束质量好、效率高。
激光原理及应用PPT课 件
contents
目录
• 激光原理基本概念 • 激光技术发展历程及现状 • 激光器类型及其特点分析 • 激光在各领域应用案例分析 • 激光安全问题及防护措施探讨 • 未来发展趋势预测与挑战分析
激光原理基本概念
激光器的稳频ppt课件
4.2.2 稳频方法概述
被动式稳频: 利用热膨胀系数低的材料制作谐振腔的间隔器；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，实现稳频。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、塞曼效应法。 ➢ 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，是目前水平最高的一种稳频方法。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。
L
温度变化：一般选用热膨胀系数小的材料做为谐振腔
机械振动：采取减震措施
折射率变化的影响
内腔激光器: 温度T、气压P、湿度h的变化很小，可以忽略
外腔和半外腔激光器: 腔的一部分处于大气之中，温度T、
气压P、湿度h的变化较放电管内显著。应尽量减小暴露于
大气的部分，同时还要屏蔽通风以减小T 、 P、 h的脉动
4.2.4 饱和吸收法稳频
饱和吸收法稳频的示意装置如图4-12所示。
图4-12 饱和吸收法稳频的装置示意图
图4-13 吸收介质的吸收曲线
吸收管内充特定的气体，此气体在激光谐振频率处应有一个强吸收线。
与激光输出功率曲线的兰姆凹陷相似，在吸收介质的吸收曲线上也有一
个吸收凹陷，如图4-13所示。（原因：在中心频率处只有沿激光管轴方
二、氖的不同同位素的原子谱线中心有 一定频差。充普通氖气(包含Ne20及Ne22 两种同位素)的氦氖激光器兰姆凹陷曲线 不对称且不够尖锐，输出频率就不能准 确地调到凹陷的中心频率。因此，稳频 激光器都是采用单一氖的同位素来制造 的，且对同位素的纯度有较高要求。
激光器介绍PPT课件
S
iT
AmpA. /V
Sig. Lock-in Amp. Ref.
D Vds
检测 信号
场
太
效
➢ I-V
赫
应
基
➢ 电导
本 特
➢ 跨导
性
测
试
兹 检 测 特 性 测 试
➢ ITHz-Vg ➢ 响应度 ➢ 等效噪声功率 ➢ 响应频谱 ➢ 响应速度 ➢ 偏振特性
第8页/共74页
测试及优化_无特意设计天线结
构
circuits integrated)
5.3 mA/W or 150 V/W @ 650 GHz
NEP ~ 0.5 nW/Hz0.5
Self-mixing
Panasonic Corp. （ Tohoku University,
Japan (2010)）
68th Device Research Conference
2nd step: :三极子蝶形共振天线器件对比
Photocurrent (nA) Photocurrent (nA)
三极子蝶形共电振学天特线性 +纳米栅
三极子蝶形共光振学天特线性+纳米栅+滤波器
1.8
s1o.6urce
drain
1.8
so1u.6rce
drain
1.4
1.4
1.2
Ohmic
1.0
dG/dV (a.u.) g
0.6
1.2
0.5
G (300 K)
0.4
G (77 K) 0.8
dG/dV (300 K)
0.3
g
dG/dV (77 K)
g
0.2
新激光第六章激光器模式选择技术PPT课件
模式匹配实现
实现模式匹配需要对激光器的结构参数进行调整，如改变反射镜的曲率半径、调整激光介 质的折射率分布等。同时，还需要对激光器的工作条件进行优化，如控制泵浦源的功率、 调整冷却水的温度等。
模式稳定性分析
01
模式稳定性定义
模式稳定性是指激光器在长时间运行过程中，输出光束模式的稳定性和
一致性。
02 03
80%
法布里-珀罗标准具
一种具有极高光谱分辨率的光学 滤波器，可用于精确选择特定波 长的纵模。
100%
光纤光栅
利用光纤光栅的波长选择性反射 特性，实现特定波长的纵模选择 。
80%
声光调制器
通过声光效应改变谐振腔内光场 的分布，从而控制特定纵模的增 益或损耗。
03
激光器横模选择技术
横模产生原因及影响
采取隔离措施，如使用隔震平 台、减少外部振动对激光器的 影响，以及降低环境温度波动 等，可以提高激光器的模式稳 定性。
采用自适应控制技术
通过自适应控制技术，如自适 应光学系统或电子控制系统， 可以实时监测并调整激光器的 输出光束模式，以保持其稳定 性和一致性。
05
新型激光器模式选择技术探讨
微纳激光器模式选择技术
纵模影响
多个纵模同时存在会导致激光输 出光谱展宽、功率不稳定、光束 质量下降等问题。
纵模选择方法
被动选择法
利用谐振腔的自然选模特性，通过调 整腔长、反射镜反射率等参数实现纵 模选择。
主动选择法
在谐振腔内引入额外的光学元件或非 线性效应，主动控制特定纵模的增益 或损耗，实现纵模选择。
典型纵模选择器件
量子点模式选择
01
通过控制量子点的尺寸、形状和组成，实现量子点激光器的模
实现模式匹配需要对激光器的结构参数进行调整，如改变反射镜的曲率半径、调整激光介 质的折射率分布等。同时，还需要对激光器的工作条件进行优化，如控制泵浦源的功率、 调整冷却水的温度等。
模式稳定性分析
01
模式稳定性定义
模式稳定性是指激光器在长时间运行过程中，输出光束模式的稳定性和
一致性。
02 03
80%
法布里-珀罗标准具
一种具有极高光谱分辨率的光学 滤波器，可用于精确选择特定波 长的纵模。
100%
光纤光栅
利用光纤光栅的波长选择性反射 特性，实现特定波长的纵模选择 。
80%
声光调制器
通过声光效应改变谐振腔内光场 的分布，从而控制特定纵模的增 益或损耗。
03
激光器横模选择技术
横模产生原因及影响
采取隔离措施，如使用隔震平 台、减少外部振动对激光器的 影响，以及降低环境温度波动 等，可以提高激光器的模式稳 定性。
采用自适应控制技术
通过自适应控制技术，如自适 应光学系统或电子控制系统， 可以实时监测并调整激光器的 输出光束模式，以保持其稳定 性和一致性。
05
新型激光器模式选择技术探讨
微纳激光器模式选择技术
纵模影响
多个纵模同时存在会导致激光输 出光谱展宽、功率不稳定、光束 质量下降等问题。
纵模选择方法
被动选择法
利用谐振腔的自然选模特性，通过调 整腔长、反射镜反射率等参数实现纵 模选择。
主动选择法
在谐振腔内引入额外的光学元件或非 线性效应，主动控制特定纵模的增益 或损耗，实现纵模选择。
典型纵模选择器件
量子点模式选择
01
通过控制量子点的尺寸、形状和组成，实现量子点激光器的模
激光器的工作原理ppt课件
定条件可以合并成一个，即： R1=R2=R＞L/2
.
2.平凹稳定腔: 由一个凹面反射镜和一个平面反射镜组成的谐振腔称为平
凹腔。其稳定条件为：R＞L
R
L
证明：∵ R1＞L ,
g1
1
L
;
R1
R2
∞, g2= 1
∴ 0 ＜ 1 1 gR L 1＜ 1 ＜ 故有 0 ＜ g 1g 2 1
.
3.凹凸稳定腔:
第二部分 激光产生的 基本原理
2.激光器的基本结构
n w 21 A 21
w 2 1 n1 STE光子集中在几个模式
轴向模
非轴向模
技术思想的重大突破 － F-P 光谐振腔 • 开放式光谐振腔使特定（轴向）模式的增加, 其它（非轴向）模式数
逸出腔外，使轴向模有很高的光子简并度。
• 工作物质, 光学谐振腔, 激励能源是一般激光器的三个基本部分。
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
3.利用稳定条件可将球面腔分类如下:
(1) 稳定腔 (0<g1 g2 <1)
➢双凹稳定腔，由两个凹面镜组成，对应图中 ➢l、2、3和4区.
➢平凹稳定腔，由一个平面镜和一个凹面镜组成，
➢对应图中AC、AD段
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
➢凹凸稳定腔，由一个凹面镜和一个凸面镜组成，对应图中5区和6区。
条件有两种情况.
R1
R2
其一为: R1<L, R2>L
L
此时 g11R L10 g21R L20
所以 g1 g2＜0
.
其二为: R1+R2＜L
可以证明: g1 g2＞1 (证明略)
2.平凹非稳腔 稳定条件: R1＜L , R2= ∞
.
2.平凹稳定腔: 由一个凹面反射镜和一个平面反射镜组成的谐振腔称为平
凹腔。其稳定条件为：R＞L
R
L
证明：∵ R1＞L ,
g1
1
L
;
R1
R2
∞, g2= 1
∴ 0 ＜ 1 1 gR L 1＜ 1 ＜ 故有 0 ＜ g 1g 2 1
.
3.凹凸稳定腔:
第二部分 激光产生的 基本原理
2.激光器的基本结构
n w 21 A 21
w 2 1 n1 STE光子集中在几个模式
轴向模
非轴向模
技术思想的重大突破 － F-P 光谐振腔 • 开放式光谐振腔使特定（轴向）模式的增加, 其它（非轴向）模式数
逸出腔外，使轴向模有很高的光子简并度。
• 工作物质, 光学谐振腔, 激励能源是一般激光器的三个基本部分。
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
3.利用稳定条件可将球面腔分类如下:
(1) 稳定腔 (0<g1 g2 <1)
➢双凹稳定腔，由两个凹面镜组成，对应图中 ➢l、2、3和4区.
➢平凹稳定腔，由一个平面镜和一个凹面镜组成，
➢对应图中AC、AD段
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
➢凹凸稳定腔，由一个凹面镜和一个凸面镜组成，对应图中5区和6区。
条件有两种情况.
R1
R2
其一为: R1<L, R2>L
L
此时 g11R L10 g21R L20
所以 g1 g2＜0
.
其二为: R1+R2＜L
可以证明: g1 g2＞1 (证明略)
2.平凹非稳腔 稳定条件: R1＜L , R2= ∞
《激光器介绍》课件
激光器与人工智能、3D打印等技术结合，创造更多智能化和多样化的应用。
结论和总结
激光器是一项伟大的科技创新，它在多个领域的应用不断拓展。我们必须充 分了解其原理和注意事项，推动激光技术的发展和应用。
《激光器介绍》PPT课件
欢迎来到《激光器介绍》的PPT课件! 本课程将带您深入了解激光器的定义和 原理，以及其在不同领域的应用。让我们一起探索激光技术的无限潜力！
激光器的定义和原理
激光器是通过受激辐射产生的一种具有高度相干性、高照射强度和直行性的 光源。它的工作原理基于光子的双能态能级跃迁。
不同类型的激光器
戴眼镜
在使用激光器时，务必佩戴适当的激光安全眼镜以保护视力。
避免直射
避免将激光束直接照射到人体和易燃物上，以免引发安全事故。
操作规范
按照使用说明进行操作，确保激光器使用安全可靠。
激光器的发展趋势
1
更小更强
激光器体积将进一步缩小，但功率将持续增强，提供更多应用领域。
2
更高效更环保
激光器的效率将提高，能源消耗将减少，以促进可持续发展。
1 气体激光器
使用气体作为激发介质， 例如二氧化碳激光器和氩 离子激光器。
2 固体激光器
使用固态材料作为激发介 质，例如Nd:YAG激光器和 钛宝石激光器。
3 半导体激光器
使用半导体材料作为激发 介质，例如激光二极管和 垂直腔面发射激光器。
激光器的应用领域
医疗行业
激光器在手术、皮肤治疗和眼 科手术等领域有广泛应用。
通信领域
激光信号传输在光纤通信和激 光雷达等领域发挥重要作用。
制造业
激光切割、激光焊接和激光打 印等技术在制造业中得到广泛 应用。
激光器的优点与限制
《激光原理》PPT课件
2024/1/28
28
前沿动态及发展趋势预测
超快激光技术
实现飞秒、皮秒级超短脉冲输出，用 于精密加工、生物医学等领域。
高功率激光技术
发展高能量、高效率的激光器，应用 于国防、能源等领域。
2024/1/28
激光显示技术
利用激光作为光源的显示技术，具有 色域广、亮度高等优点，是未来显示 技术的重要发展方向。
概述光纤激光器的工作原理、 优势及在通信、传感等领域的 应用前景。
其他典型固体激光器
简要介绍其他类型的固体激光 器，如半导体激光器、拉曼激
光器等。
10
03
气体激光器原理与技术
2024/1/28
11
气体放电过程及发光机制
01
02
03
气体放电基本概念
电子与气体原子或分子碰 撞，引发电离和激发过程 ，产生带电粒子和光子。
液体染料激光器技术特点பைடு நூலகம்
具有宽调谐范围、高转换效率、短脉冲输出等优点。同时 ，液体染料激光器也存在染料稳定性差、需要定期更换等 缺点。
液体染料激光器应用领域
广泛应用于光谱学、生物医学、光化学等领域。例如，可 用于荧光光谱分析、激光医疗、光动力疗法等。
16
半导体材料发光机制及器件结构
2024/1/28
利用半导体材料的特性实现受激辐射，具有 体积小、效率高、寿命长等优点，广泛应用 于通信、显示等领域。
2024/1/28
6
02
固体激光器原理与技术
2024/1/28
7
固体激光材料及其发光机制
2024/1/28
固体激光材料种类与特性
01
包括晶体、玻璃、陶瓷等，具有不同的发光特性和应用场景。
激光原理与技术PPT课件
激光手术
阐述激光手术在眼科、神 经外科等领域的应用及优 势，如精度高、创伤小等 。
05
CATALOGUE
激光测量与检测技术
激光干涉测量技术
1 2
干涉测量原理
利用激光的相干性，通过干涉条纹的变化来测量 长度、角度等物理量。
干涉测量系统组成
包括激光器、分束器、反射镜、探测器等部分。
3
干涉测量技术应用
时间特性
激光束的时间特性包括脉冲宽度、重复频率和稳定性等。其中，脉冲宽度决定 了激光的峰值功率和能量，重复频率则影响了激光的平均功率。稳定性则是确 保激光束在长时间内保持一致性的关键因素。
激光束的调制与偏转技术
调制技术
通过对激光束进行幅度、频率或相位等调制，可以实现信息 的加载和传输。常见的调制方式包括振幅调制、频率调制和 相位调制等。这些调制技术使得激光束能够携带更多的信息 ，并在通信、传感等领域得到广泛应用。
对皮肤的危害
长时间或高强度激光照射皮肤， 可能导致皮肤烧伤、色素沉着、 皮肤癌等严重后果。
激光安全标准与防护措施
激光安全标准
国际电工委员会（IEC）和美国激光产品安全标准（ANSI）等制定了激光产品的 安全标准，包括激光等级分类、安全警示标识、使用说明等。
防护措施
使用激光产品时，应佩戴合适的防护眼镜或面罩，避免直接照射眼睛或皮肤；同 时，应在激光工作区域内设置明显的安全警示标识，提醒他人注意安全。
偏转技术
激光束的偏转技术主要是通过改变激光束的传播方向来实现 。常见的偏转方式包括机械偏转、电光偏转和声光偏转等。 这些偏转技术使得激光束能够灵活地指向目标，并在激光雷 达、光学扫描等领域发挥重要作用。
激光束的聚焦与整形技术
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激光全息
Laser Hologram
PART1：激光相关知识
➢ 激光简介 ➢ 激光的应用
PART2：全息照相实验
➢ 实验原理 ➢ 参考光路 ➢ 实验过程
一、.激光简介
➢ LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ----辐射的受激发射的光放大
自由空间光通信（FSO）
➢ 用小功率红外激光束在大气中传送光信号 的通信系统，即以大气为媒介的激光通信 系统
➢ 两种工作波长：850纳米 1550纳米 ➢ 850纳米设备便宜，应用于传输距离短的场
合
➢ 1550纳米红外光波可被视角膜吸收，照不 到视网膜，可增大传输功率，适用于传输 距离远的场合
自由空间光通信（FSO）的优点
➢ 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器 用的泵浦光源和发射机用的信号光源。
➢ 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器 有850nm和1550nm两种
3 激光在信息技术领域的应用
➢ 全息照相 ➢ 光存储 ➢ 大屏幕显示
（1）全息照相
➢ 既能记录光波 振幅的信息，又能 记录光波相位信息 的摄影.
➢基本原理 （双光束干涉）
1：激光在军事上的应用
-----激光武器
激光武器的杀伤机理
➢ 一是烧蚀效应-局部高温 ➢ 二是激波效应➢ 三是辐射效应-强电磁场
激光武器的优点
➢ 1．无需进行弹道计算 ➢ 2．无后座 ➢ 3．操作简便，机动灵活，使用范围广 ➢ 4．无放射性污染，性价比高
形形色色的激光武器
➢ 激光枪
形形色色的激光武器
2：激光的特性
➢ 方向性好 ➢ 亮度高 ➢ 单色性好 ➢ 相干性好 光子的高简并度包括了上述四特性
方向性好
单色性好
高亮度
激光的空间相干性
激光的时间相干性
二：激光的应用
➢ 由于激光具有方向性好、亮度高、单色性 好、相干性好等特点而在许多领域得到广 泛应用：
1：军事 2：信息技术---全息照相与光存储中 3：光通信 4：医学 5：工业加工 6：物理、化学、生物的应用 7：科学研究：激光冷冻原子与原子钟、激光引发核 聚变
载激光武器
2 激光用于通讯
光通信原理示意图
光纤通讯
➢ 光通信用的激光器差不多全部是半导体激 光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米 或1550纳米LD泵浦固体激光器。
➢ 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器 用的泵浦光源和发射机用的信号光源。
➢ 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器 有850nm和1550nm两种
1：激光的发展史
➢ 1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了 关于激光器的经典论文，奠定了激光发展 的基础。
➢ 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司 实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台 红宝石激光器。
➢ 1965年，第一台可产生大功率激光的器件-二氧化碳激光器诞生。
➢ 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。
➢ 1）快速链路部署—无需埋设光纤等待手续 ➢ 2）无需频谱许可证 ➢ 3）带宽高—支持150mb/s到10Gb/s的传输
速率，传输距离2-4公里 ➢ 4）安全保密性强 ➢ 5）协议透明 ➢ 6）成本低—是光纤到楼的1/10到1/3 7）便
携性
➢ 光通信用的激光器差不多全部是半导体激 光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米 或1550纳米LD泵浦固体激光器。
全息照相的一些应用
➢ 全息干涉测量 ➢ 全息显微术 ➢ 全息技术在海洋学中的应用 ➢ 全息照相制作光学元件 ➢ 全息防伪技术
英女王的全息照片
全息再现用于艺术创作
多路合成角度全息用于艺术品展示
全息激光防伪标签，已经是一个很大的产业
（2）激光全息存储
➢ 利用激光干涉原理将图文等信息记录在感 光介质上的大容量信息存储技术 通过将缩 微胶片上的影像转变为光信息，然后制出 存储密度更大的全息图 全息图是由干涉条 纹组成的影像，该条纹记录了入射光线的 全部信息—振幅和相位 阅读还原时，需在 激光照射下利
➢ ⒉ 可以把全息照片分成若干小块，每一块 都可以完整地再现原来的物像（孙悟空似的分 身术）。
➢ ⒊ 同一张底片上，经过多次曝光后，可以 重叠许多像，而且每一个像又能不受其他像的 干扰而单独地显示出来，即一张底板能同时记 录许多景物。
➢ ⒋ 全息照片易于复制。
普通光再现、彩色立体电视、彩色立体电影等。
全息照相的摄制与再现装置
➢ 激光束用分光镜一分为二，其中一束照到 被拍摄的景物上，反射光束照射在胶片上， 称为物光束 ；另一束直接照到感光胶片即 全息干板上，称为参考光束。当两束光程 适当，在胶片上形成干涉，就完成了全息 照相的摄制过程
➢ 全息照片和普通照片截然不同
全息照相的特点
➢ ⒈ 它是一个十分逼真的立体像。它和观察 到的实物完全一样，具有相同的视觉效应。
➢ 用条纹影像的衍射原理使其再现
激光全息存储的优点
➢ 信息存储容量大---可达1Tb/cm3 ➢ 记录速度快 ➢ 记录信息不易丢失---寿命可达数百年 ➢ 便于长期保存---每一碎片都包含完整信息
便于拷贝、复制
体全息信息存储
体全息信息存储原理
（3）DPL大屏幕显示
➢ 采用二极管泵浦的固体激光器， 倍频输出 红绿蓝三基色的 激光全色显示具有色彩十 分丰富多彩，亮度高、 清晰度高等优点预 计未来10年内在计算机投影仪、 大屏幕高 清晰显示和数字电视 方面得到广泛应用
➢ 注意：
➢
①
只有当外来光子的能量
h
正好
21
满足关系式
➢
h 21 E2 - E1
时，才能引起受激辐射。
➢ ② 受激辐射发出来的光子与外来光 子具有相同的频率、相同的发射方向、 相同的偏振态和相同的相位。
粒子数反转
➢ 光放大与粒子数反转
➢ 能实现粒子数反转的物质
➢ 二能级物质不能实现粒子数反转，三能 级系统实现粒子数反转有可能，四能级 系统实现粒子数反转。
➢ 激光是20世 纪的四项重 大的发明之 一
Einstein 受激辐射
➢ 处于激发态的原子，在外来光子的影响下，引
起从高能态向低能态的跃迁，并把两个状态之
间的能量差以辐射光子的形式发射出去的过
程——受激辐射。
n B nu (v ) n
21 21 2
2 21
➢ 其中B21 称为受激辐射爱因斯坦系数。
Laser Hologram
PART1：激光相关知识
➢ 激光简介 ➢ 激光的应用
PART2：全息照相实验
➢ 实验原理 ➢ 参考光路 ➢ 实验过程
一、.激光简介
➢ LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ----辐射的受激发射的光放大
自由空间光通信（FSO）
➢ 用小功率红外激光束在大气中传送光信号 的通信系统，即以大气为媒介的激光通信 系统
➢ 两种工作波长：850纳米 1550纳米 ➢ 850纳米设备便宜，应用于传输距离短的场
合
➢ 1550纳米红外光波可被视角膜吸收，照不 到视网膜，可增大传输功率，适用于传输 距离远的场合
自由空间光通信（FSO）的优点
➢ 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器 用的泵浦光源和发射机用的信号光源。
➢ 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器 有850nm和1550nm两种
3 激光在信息技术领域的应用
➢ 全息照相 ➢ 光存储 ➢ 大屏幕显示
（1）全息照相
➢ 既能记录光波 振幅的信息，又能 记录光波相位信息 的摄影.
➢基本原理 （双光束干涉）
1：激光在军事上的应用
-----激光武器
激光武器的杀伤机理
➢ 一是烧蚀效应-局部高温 ➢ 二是激波效应➢ 三是辐射效应-强电磁场
激光武器的优点
➢ 1．无需进行弹道计算 ➢ 2．无后座 ➢ 3．操作简便，机动灵活，使用范围广 ➢ 4．无放射性污染，性价比高
形形色色的激光武器
➢ 激光枪
形形色色的激光武器
2：激光的特性
➢ 方向性好 ➢ 亮度高 ➢ 单色性好 ➢ 相干性好 光子的高简并度包括了上述四特性
方向性好
单色性好
高亮度
激光的空间相干性
激光的时间相干性
二：激光的应用
➢ 由于激光具有方向性好、亮度高、单色性 好、相干性好等特点而在许多领域得到广 泛应用：
1：军事 2：信息技术---全息照相与光存储中 3：光通信 4：医学 5：工业加工 6：物理、化学、生物的应用 7：科学研究：激光冷冻原子与原子钟、激光引发核 聚变
载激光武器
2 激光用于通讯
光通信原理示意图
光纤通讯
➢ 光通信用的激光器差不多全部是半导体激 光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米 或1550纳米LD泵浦固体激光器。
➢ 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器 用的泵浦光源和发射机用的信号光源。
➢ 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器 有850nm和1550nm两种
1：激光的发展史
➢ 1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了 关于激光器的经典论文，奠定了激光发展 的基础。
➢ 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司 实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台 红宝石激光器。
➢ 1965年，第一台可产生大功率激光的器件-二氧化碳激光器诞生。
➢ 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。
➢ 1）快速链路部署—无需埋设光纤等待手续 ➢ 2）无需频谱许可证 ➢ 3）带宽高—支持150mb/s到10Gb/s的传输
速率，传输距离2-4公里 ➢ 4）安全保密性强 ➢ 5）协议透明 ➢ 6）成本低—是光纤到楼的1/10到1/3 7）便
携性
➢ 光通信用的激光器差不多全部是半导体激 光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米 或1550纳米LD泵浦固体激光器。
全息照相的一些应用
➢ 全息干涉测量 ➢ 全息显微术 ➢ 全息技术在海洋学中的应用 ➢ 全息照相制作光学元件 ➢ 全息防伪技术
英女王的全息照片
全息再现用于艺术创作
多路合成角度全息用于艺术品展示
全息激光防伪标签，已经是一个很大的产业
（2）激光全息存储
➢ 利用激光干涉原理将图文等信息记录在感 光介质上的大容量信息存储技术 通过将缩 微胶片上的影像转变为光信息，然后制出 存储密度更大的全息图 全息图是由干涉条 纹组成的影像，该条纹记录了入射光线的 全部信息—振幅和相位 阅读还原时，需在 激光照射下利
➢ ⒉ 可以把全息照片分成若干小块，每一块 都可以完整地再现原来的物像（孙悟空似的分 身术）。
➢ ⒊ 同一张底片上，经过多次曝光后，可以 重叠许多像，而且每一个像又能不受其他像的 干扰而单独地显示出来，即一张底板能同时记 录许多景物。
➢ ⒋ 全息照片易于复制。
普通光再现、彩色立体电视、彩色立体电影等。
全息照相的摄制与再现装置
➢ 激光束用分光镜一分为二，其中一束照到 被拍摄的景物上，反射光束照射在胶片上， 称为物光束 ；另一束直接照到感光胶片即 全息干板上，称为参考光束。当两束光程 适当，在胶片上形成干涉，就完成了全息 照相的摄制过程
➢ 全息照片和普通照片截然不同
全息照相的特点
➢ ⒈ 它是一个十分逼真的立体像。它和观察 到的实物完全一样，具有相同的视觉效应。
➢ 用条纹影像的衍射原理使其再现
激光全息存储的优点
➢ 信息存储容量大---可达1Tb/cm3 ➢ 记录速度快 ➢ 记录信息不易丢失---寿命可达数百年 ➢ 便于长期保存---每一碎片都包含完整信息
便于拷贝、复制
体全息信息存储
体全息信息存储原理
（3）DPL大屏幕显示
➢ 采用二极管泵浦的固体激光器， 倍频输出 红绿蓝三基色的 激光全色显示具有色彩十 分丰富多彩，亮度高、 清晰度高等优点预 计未来10年内在计算机投影仪、 大屏幕高 清晰显示和数字电视 方面得到广泛应用
➢ 注意：
➢
①
只有当外来光子的能量
h
正好
21
满足关系式
➢
h 21 E2 - E1
时，才能引起受激辐射。
➢ ② 受激辐射发出来的光子与外来光 子具有相同的频率、相同的发射方向、 相同的偏振态和相同的相位。
粒子数反转
➢ 光放大与粒子数反转
➢ 能实现粒子数反转的物质
➢ 二能级物质不能实现粒子数反转，三能 级系统实现粒子数反转有可能，四能级 系统实现粒子数反转。
➢ 激光是20世 纪的四项重 大的发明之 一
Einstein 受激辐射
➢ 处于激发态的原子，在外来光子的影响下，引
起从高能态向低能态的跃迁，并把两个状态之
间的能量差以辐射光子的形式发射出去的过
程——受激辐射。
n B nu (v ) n
21 21 2
2 21
➢ 其中B21 称为受激辐射爱因斯坦系数。