激光原理(英文)
激光原理资料
08
激光技术的未来发展趋势
激光技术的研究进展
• 激光技术的研究进展主要包括激光器研究、激光调制研究、激光 探测研究等
• 激光器研究：研究新型激光器，如光纤激光器、超短脉冲激光 器等
• 激光调制研究：研究新型激光调制技术，如电光调制、磁光调 制等
• 激光对水体的影响：激光在水体中传播时，可能受到水分子和 悬浮物的吸收和散射，导致激光能量损失
激光安全与环保法规
• 激光安全与环保法规主要包括激光设备标准、激光防护标准、激 光环境污染标准等
• 激光设备标准：规定激光设备的技术要求、安全要求、环保要 求等
• 激光防护标准：规定激光防护设备的技术要求、安全要求、使 用要求等
激光的工作原理及其分类
激光的工作原理
• 激光是通过受激辐射过程实现光子的放大和输出的 • 受激辐射是指原子、分子等粒子在受到外界辐射的激发下，从低能级跃迁到高能级，然后 再回到低能级时辐射出光子
激光的分类
• 根据工作介质的不同，激光可分为固体激光、气体激光、半导体激光等 • 根据激光波长的不同，激光可分为红外激光、紫外激光、可见光激光等 • 根据激光脉冲宽度的不同，激光可分为连续激光、脉冲激光等 • 根据激光输出功率的不同，激光可分为低功率激光、中功率激光、高功率激光等
• 激光探测研究：研究新型激光探测器，如量子探测器、光纤探 测器等
激光技术的应用前景
• 激光技术的应用前景主要包括激光通信、激光医疗、激光制造等 • 激光通信：激光通信具有高速、高容量、长距离等优点，有望 在未来得到广泛应用 • 激光医疗：激光医疗具有精确、无创、高效等优点，有望在未 来得到广泛应用 • 激光制造：激光制造具有高精度、高效率、高质量等优点，有 望在未来得到广泛应用
principles of lasers激光原理第2章
40
Under thermal equilibrium, the blackbody continuously emits and absorb e.m. radiation power, and reaches equilibrium condition. The electromagnetic radiation called blackbody radiation. The radiation is emitted according to Planck's law, where the radiation spectrum is determined by the temperature alone, not by the body's shape or composition.
A black body in thermal equilibrium has two notable properties: 1. It is an ideal emitter: at every frequency, it emits as much energy as – or more energy than any other body at the same temperature. 2. It is a diffuse emitter: the energy is radiated isotropically, independent of direction.
41
constant temperature T.
The energy density (per volume) of the e.m. radiation inside the cavity is:
=
1 2 1 E H 2 2 2
激光原理在眼科的应用
激光原理在眼科的应用1. 简介激光（Laser）是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的缩写。
激光是由高度聚集的光子组成的，具有单色性、相干性和高能量密度等特点。
在眼科领域，激光被广泛应用于眼部疾病的治疗和手术中。
本文将探讨激光在眼科中的应用原理以及相关治疗和手术技术。
2. 角膜屈光手术2.1 PRK表面消融术（Photorefractive Keratectomy，PRK）是一种通过激光矫正角膜屈光不正的手术。
该手术利用激光对角膜进行逐层切削，改变其曲率从而实现近视或远视的矫正。
PRK手术主要分为以下几个步骤：•消除眼表面的上皮层；•利用激光去除角膜组织以达到矫正效果；•定期复诊以确保术后视力稳定。
2.2 LASIKLASIK（Laser-Assisted in Situ Keratomileusis）是一种通过激光矫正屈光不正的手术。
与PRK不同，LASIK手术不会去除角膜表面的上皮层，而是通过制作一个角膜瓣来进行手术。
主要步骤如下：•制作角膜瓣；•利用激光去除角膜组织以达到矫正效果；•固定角膜瓣。
3. 白内障手术激光在白内障手术中也发挥着重要的作用。
以下是几种常见的激光在白内障手术中的应用方式：3.1 激光碎石术激光碎石术（Laser Phacoemulsification）是一种通过激光将晶状体中的浑浊物质分解为微小颗粒并吸出的手术。
该手术通常用于治疗老年性白内障，在手术中使用激光逐层分解白内障，使其易于吸除。
3.2 激光辅助人工晶体植入术激光辅助人工晶体植入术（Laser-Assisted Cataract Surgery，LACS）是一种在白内障手术中应用激光的方法。
LACS通过使用激光对晶状体进行切割和软化，使其更易于摘除和植入人工晶体。
4. 黄斑变性治疗黄斑变性是一种常见的眼部疾病，患者视网膜区域的黄斑出现异常变化。
激光原理与激光技术
激光原理与激光技术激光（Laser，即Light Amplification by Stimulated Emissionof Radiation）原理是指利用原子、分子或离子等粒子通过受激辐射发射光子，从而引起其他粒子产生受激辐射的过程，从而使辐射出的光具有相干性、单色性和直线性等特点。
激光技术是基于激光原理的一种应用技术，广泛应用于科学研究、通信、医疗、材料加工、军事等领域。
它具有高度单色性、方向性和相干性等特点，能够产生高亮度、高纯度的单色激光束，并可以进行定向传输、聚焦和控制。
激光原理主要通过三个步骤来实现：激发、放大和光学反馈。
首先是激发过程。
将能量输入到激光介质中，使其处于一个激发态。
这可以通过电子束、光束或电流等方式来实现。
然后是放大过程。
在激发态下，原子、分子或离子等受激发射出来的光子会与其他处于低能级的粒子相互作用，导致这些粒子也被激发至高能级。
这个过程将光子从激光介质中放大，使其能量不断增加。
最后是光学反馈。
在放大过程中，要控制光的传播方向和放大程度，需要将部分放大的光子反馈回激光介质中，形成一个正反馈的光学腔。
这个腔可以是一个反射镜和光学波导等结构，它能够使激光束在垂直方向上相互干涉，进而形成一束单色、单一模式的激光。
激光技术可以广泛应用于科学研究。
激光器的单色性和方向性使得其在光谱学、光学干涉、光学光谱分析等领域有着重要应用。
例如，在拉曼光谱仪中，激光光源通过与样品相互作用，可以提供样品的分子振动信息。
激光技术在通信领域也有着重要的应用。
光纤通信使用激光器作为光源，激光器发出的激光信号可以在光纤中传输，并在接收端被转换为电信号。
激光技术的高方向性和低衰减特性使得光纤通信成为现代通信领域的重要技术。
医疗领域也广泛应用了激光技术。
激光可以用于激光手术、激光治疗以及激光检测等方面。
激光手术是通过高能量的激光束来以非接触、非侵入的方式切割、燃蚀或疏通病变组织。
激光治疗则是利用激光的光热效应和生物刺激效应来达到治疗目的。
《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。
激光工作原理
激光工作原理介绍
【示例范文仅供参考】
---------------------------------------------------------------------- 激光（英文全称：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种高能、高聚焦度、高单色性的光束。
激光工作原理是通过光放大器放大的光子受到外界激励后，又释放同样频率、相位和方向的光子，并且形成与原来的光子密切、同步的光波的过程。
其过程包括以下几个步骤：
1、激发：通过外部能量的输入（电、光、化学等），使在激光器内的物质处于在低能级状态下。
2、自发辐射：激发后的物质自然地向高级能级跃迁，并在过程中发射光子，形成光子的随机发射状态。
3、反向反射：物质在正向发射的光子的作用下，会产生同样频率、相位和方向的光子，并且形成与原来的光子密切、同步的光波，进行能量累积。
4、反射：光波在两个反射镜之间来回反射，经过多次反射后，由于紫外线能量累积，可使得多数光子在同一频率、相位和方向上发射，形成一束强度及方向稳定的激光束。
5、输出：获得高质量的激光束后，经过输出镜反射后被输出，形成一束聚焦度高、光质优、频率稳定的激光束。
激光原理(英文)
• Relation is dFWHM = w 2 ln2 ~ 1.4 w • Define average intensity
• Iavg = 4 P / ( d2FWHM) • Overestimates peak: I0 = Iavg/1.4
Resonator options
• Best known -- planar, concentric, confocal • Confocal unique
• Wave equation looks like harmonic oscillator
• Ex: E = E e -iwt 2E nw 2 E 0
c
d2x k
dt 2
x0 m
• Separate out z dependence
2E z 2
2ik
E z
2E x 2
2E y 2
wn c
2
k2
E
0
• Solutions for x and y are Hermite polynomials
Transverse laser modes
Frequencies of transverse modes
Multiple resonant frequencies
Single longitudinal mode lasers
• Insert etalon into cavity • Use low reflectivity etalon
– low loss
Laser transverse modes
• Zero order mode is Gaussian
激光原理pdf
激光原理pdf激光，全称为“光学激振射光”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），是一种特殊的光源。
激光原理是指通过一定的方法产生激光，其产生的基本原理是受激辐射。
激光是一种特殊的光，具有很强的单色性、方向性和相干性，因此在许多领域有着广泛的应用。
激光的产生主要依靠激光器。
激光器是将一种能量转换成光的装置，它的工作原理是在激发剂的作用下，原子或分子能级跃迁，产生受激辐射，放大并反射出一束光。
激光的产生过程可以分为三个步骤，激发、放大和反射。
首先，通过外界能量的输入，使激光介质中的原子或分子激发到高能级；然后，在激发的作用下，原子或分子发生跃迁，产生受激辐射，放大成为一束光；最后，这束光在激光器内部来回反射，形成激光输出。
激光的特性主要表现在以下几个方面，单色性、方向性、相干性和高能量密度。
首先，激光是一种单色光，其波长非常狭窄，可以集中在很小的空间范围内。
其次，激光是一种方向性很强的光，激光束几乎是平行的，能够远距离传输而不会发散。
再次，激光是一种相干光，具有很强的干涉性和衍射性，能够产生明显的干涉条纹。
最后，激光具有很高的能量密度，能够在很小的空间内提供大量的能量。
激光在各个领域都有着广泛的应用。
在医学领域，激光被用于手术、治疗和检测，如激光治疗近视、白内障手术等。
在工业领域，激光被用于切割、焊接、打标等加工工艺。
在通信领域，激光被用于光纤通信和激光雷达。
在科研领域，激光被用于光谱分析、光学实验等。
在军事领域，激光被用于制导武器、激光防御等。
总的来说，激光作为一种特殊的光源，具有很强的单色性、方向性、相干性和高能量密度，因此在医学、工业、通信、科研、军事等领域都有着广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，激光技术也将会得到更广泛的应用和发展。
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• Multiple wavelengths possible
– agrees with resonance conditions
Classical mechanics analog
Fabry-Perot boundary conditions
Multi-mode laser
2E x 2
2E y 2
wn c
2
k2
E
0
• Solutions for x and y are Hermite polynomials
Transverse laser modes
Frequencies of transverse modes
• High reflectivity mirrors • Low loss per round trip • Must remember resonance conditions
– round trip path is multiple of l
Laser longitudinal modes
• High reflectivity Fabry-Perot cavity • Boundary conditions
Laser gain and losses
Ruby laser example
Laser turn-on and gain saturation
Gain decreases as output power increases • Saturation
Fabry-Perot cavity for feedback
• Relation is dFWHM = w 2 ln2 ~ 1.4 w • Define average intensity
• Iavg = 4 P / ( d2FWHM) • Overestimates peak: I0 = Iavg/1.4
Resonator options
• Best known -- planar, concentric, confocal • Confocal unique
Multiple resonant frequencies
Single longitudinal mode lasers
• Insert etalon into cavity • Use low reflectivity etalon
– low loss
Laser transverse modes
• Wave equation looks like harmonic oscillator
• Ex: E = E e -iwt 2E nw 2 E 0
c
d2x k
dt 2
x0 m
• Separate out z dependence
2E z 2
2ik
E z
Laser basics
Optics, Eugene Hecht, Chpt. 13; Optical resonator tutorial:
/tutorials/lasers/leot/
Laser oscillation
Laser is oscillator • Like servo with positive feedback • Greater te mode lasers
• Put aperture in laser • Create loss for higher order modes
Multi-longitudinal Multi-transverse&long. Single mode
Gaussian beams
– mirror alignment not critical – position is critical – transverse mode frequencies identical
Special cases
Types of resonators
w lz w0
• divergence angle
2l 0.637 l
w0
w0
Gaussian propagation
Power distribution in Gaussian
•
Intensity distribution:
I
I e2r2 / w2 0
• Experimentally to measure full width at half maximum (FWHM) diameter
• Zero order mode is Gaussian
• •
Intensity profile: beam waist: w0
I
I e2r2 / w2 0
2
w w0
1
lz w02
• confocal parameter: z
zR
w02 l
• far from waist