激光的典型应用
激光全息技术的原理与应用
激光全息技术的原理与应用1. 激光全息技术的基本原理激光全息技术是一种利用激光光源记录和再现物体的全息图像的技术。
它利用激光的相干性和波的干涉原理，在全息介质上记录下物体的全息图像，然后利用同样的激光束进行再现。
激光全息技术主要包括以下几个步骤：1.光的记录：首先，将激光光束分为物光和参考光，物光通过物体并受到散射和反射，与参考光叠加在一起，形成干涉图样。
2.全息记录介质：干涉图样可以通过全息记录介质，例如全息干涉胶片进行记录。
全息记录介质具有记录物光和参考光相位差的能力。
3.全息图像的再现：在再现过程中，使用与记录过程中相同的参考光对全息记录介质进行照射，再现原物体的全息图像。
激光全息技术主要基于光的干涉原理，通过记录光的相位信息，可以实现全息图像的再现。
2. 激光全息技术的应用激光全息技术在很多领域都有广泛的应用，以下是几个典型的应用案例：2.1 艺术与文化领域激光全息技术在艺术与文化领域有着重要的应用价值。
通过使用激光全息技术，可以记录并再现三维物体的全息图像，从而在艺术品和文物的保护、展览和研究中起到重要的作用。
例如，可以将激光全息技术应用于文物复制和数字化保护中，以保护珍贵的文化遗产。
2.2 三维成像领域激光全息技术在三维成像领域也有广泛的应用。
通过利用激光全息技术，可以实现真实感的三维成像，为医学、工程、虚拟现实等领域提供了强大的工具和方法。
例如，在医学领域，可以利用激光全息技术生成人体器官的真实三维模型，用于医学教育和手术模拟。
2.3 光学存储领域激光全息技术在光学存储领域也有突出的应用。
与传统的光盘技术相比，激光全息技术可以实现更高的存储密度和更大的存储容量。
利用激光全息技术，可以将数据以三维的形式记录在全息存储介质上，从而提高存储容量和读取速度。
2.4 安全技术领域激光全息技术在安全技术领域的应用也越来越广泛。
通过利用激光全息技术的特点，可以制作出具有高度安全性的全息图像和全息标识。
激光安全-激光的安全等级
激光的安全等级根据激光对人体的危险度分类，在光束内观察对眼睛的MPE（maximal possible effect最大可能的影响）做基准，可分为一到四级。
激光产品厂商应该把Class I、III 和IV的警示标签贴到相应的激光产品上。
Class I：低输出激光（功率小于0.4mW），不论何种条件下对眼睛和皮肤，都不会超过MPE值，甚至通过光学系统聚焦后也不会超过MPE值。
可以保证设计上的安全，不必特别管理。
典型应用如激光教鞭、CD播放机、CD-ROM设备、地质勘探设备和实验室分析仪器、短距离的通信传输等。
（光源外露情况下使用）Class II：低输出的可视激光（功率0.4mW-1mW），人闭合眼睛的反应时间为0.25秒，用这段时间算出的曝光量不可以超过MPE值。
通常1ｍＷ以下的激光，会导致晕眩无法思考，用闭合眼睛来保护，不能说完全安全，不要直接在光束内观察，也不要用Class II激光直接照射别人的眼睛，避免用远望设备观察Class II激光。
典型应用如课堂演示、激光教鞭、瞄准设备和测距仪等。
Class III：中输出激光，光束若直接射入眼睛，会产生伤害，基于某些安全的理由，进一步分为IIIＡ和IIIＢ级。
IIIＡ级为可见光的连续激光，输出为1-5ｍＷ的激光束，光束的能量密度不要超过25Ｗ/m-m，避免用远望设备观察IIIＡ激光，这样可能增大危险。
IIIＡ的典型应用和Class II级有很多相同之处，如激光教鞭、激光扫描仪等。
III B级为5-500mＷ的连续激光，直接在光束内观察有危险。
但最小照射距离为13cm，最大照射时间十秒以下为安全。
IIIB激光的典型应用如光谱测定和娱乐灯光表演等。
Class IV：高输出连续激光（大于500mW），高过第三级，有火灾的危险，扩散反射也有危险。
典型应用如外科手术、研究、切割、焊接和显微机械加工等。
激光与物质相互作用
激光与物质相互作用是一个极其广泛的研究领域，涉及到光学、物理、化学、医学等多个学科。
本文将从激光的基本性质、激光与物质的相互作用、激光应用等方面进行探讨。
一、激光的基本性质激光是一种特殊的光，与一般光有很大的不同。
它是指在一个封闭的光学腔中产生的光，具有高度的单色性、方向性和相位激发性。
这种特殊的光源可以通过控制光的频率、功率、径向模式和纵向模式等特性，产生不同的光束。
激光通常由三个基本部分组成：激光受体（激光介质）、激发体（激光泵浦源）和光腔。
激光受体是一种特殊的物质，通常是晶体或气体，可以在泵浦源的激发下产生光。
激发体则是提供能量的源头，常见的泵浦源包括闪光灯、电子束、激光二极管等。
光腔是一个空腔，它包含了激光受体和激发体，并用来引导光束，保证激光稳定输出。
二、激光与物质的相互作用激光与物质的相互作用是指激光辐射与物质发生的相互作用。
具体来说，激光辐射会引发物质内部的原子、分子、离子等进行相应的反应，从而改变物质的性质和行为。
一般来说，激光与物质的相互作用主要包括两种形式：线性光学和非线性光学。
线性光学是指激光在物质中传播时，遵循麦克斯韦方程组的规律，不会改变激光本身的性质。
而非线性光学则是指激光辐射与物质相互作用时，会引发一些非线性效应，例如激光飞秒脉冲、倍频、和频、差频、自聚焦等。
激光与物质的相互作用在实际应用中有很广泛的应用。
例如，激光切割、激光打标、激光焊接等都是利用激光与物质的相互作用产生的物理效应，实现材料加工和标记等目的。
此外，激光还可以应用于化学、医学等领域，例如激光手术、激光疗法等都是利用激光与生物组织的相互作用，达到治疗和诊断的效果。
三、激光的应用激光在现代科技中应用广泛，不仅有创造性的科学研究价值，而且已成为许多高技术产业的核心元器件，涉及到航空、航天、军事、医疗、工业制造等领域。
以下是一些典型的激光应用举例：1.激光材料加工由于激光具有高能量、高单色性等特点，因此它在材料加工领域中得到了广泛应用。
激光散斑及其应用
x
di
D
其中，为光的波长，di为像距， D为透镜孔径。 像面散斑的尺寸与漫射体被照 明的面积无关，而仅与透镜孔径 对观察点的张角有关。
2、散斑照相术 什么是散斑照相术？ 用一束激光照射漫射体，在同一底片上记录物体位 移（或形变）前后的两个或多个散斑图，再用光学 方法从中提取出漫射表面位移或形变的信息，这种 方法称为散斑照相。 利用散斑照相术可以测量漫射物体的位移、形变、 振动等，还可以进行图像处理；下面将介绍散斑照 相术的一些典型应用：
① 底片或物体横向移动时记录的散斑图
② 底片或物体纵向移动时记录的散斑图 ③ 散斑照相术用于测定漫射物体的面内位移或形变
④ 散斑照相术用于图像的光学处理
2、散斑照相术
2.1 底片或物体横向移动时记录的散斑图 1） 两次曝光记录的散斑图
利用上图所示的装置两次记录漫射体M所产生的散斑强度图，照相底片H 上记录的强度分布是两次曝光记录的两个散斑图强度之和：
于是通过测量干涉条纹的间距，就可以测量底片或慢射物体横散斑图 若曝光期间底片以恒定速度沿y方向连续位移距离y0，记录的强度为
y I x, y g x, y * rect y0 经过显影处理后放置在相同的衍射装置中，在后焦面上得到的光强为（如 下图）： y y xf yf 2 2 2 2 f 0 I , y G sin c 0 f f f
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《傅里叶光学•第2版》电子教案
第九章 激光散斑及其应用
本章主要内容
1、散斑现象及其分类
2、散斑照相术 3、散斑干涉测量
1、散斑现象及其分类
当激光照射物体的漫射表面（如纸张、未抛光的金属表面、混凝土表 面等），或者通过一个透明的漫射体时，会在其表面以及附近空间产生 无规则分布的亮暗斑纹，即激光散斑。 散斑是一种干涉现象。激光照射粗糙表面时，表面上每一点都可看作 子波源，产生散射光（子波），这些子波是彼此相干的。在空间某一点 相遇时，各子波的振幅和位相都不同，产生相长干涉或相消干涉，在空 间产生无规则分布的亮暗斑纹，如下图所示。
激光相干性的原理应用
激光相干性的原理应用简介激光相干性是指激光光束中光波的相位差的稳定性。
激光的相干性是通过测量激光光束的干涉、自相干等特性来评估的。
相干性对于激光技术的应用具有重要意义，包括激光干涉仪、激光测距仪、激光光纤通信等领域。
本文将介绍激光相干性的原理及其常见的应用。
原理激光相干性的主要原理是激光光源的相干性与光波之间的相位关系之间的联系。
激光光源产生的相干激光光束具有高度的相位稳定性和空间一致性，这使得激光光束可以用于干涉实验和相位测量等应用。
在激光光束中，光波的相位关系决定了光波之间的干涉效应。
当两束相干光波在某一点处相遇时，它们会发生干涉现象，因相位差不同而产生明暗交替的干涉条纹。
通过分析干涉条纹的变化可以推断出光波的相位差，从而实现相位测量和干涉实验。
应用1. 激光干涉仪激光干涉仪是利用激光光束的相干性进行干涉实验的仪器。
通过激光干涉仪可以进行光程差测量、表面形貌检测、位移测量等应用。
典型的激光干涉仪包括马赫-曾德尔干涉仪、弗罗涅尔干涉仪等。
2. 激光测距仪激光相干性在激光测距仪中起着重要作用。
激光测距仪利用激光的相干性测量物体与仪器之间的距离。
激光测距仪通过测量激光光束从发射到接收所需的时间，并结合激光光速的已知值，即可精确计算出距离。
3. 激光光纤通信激光光纤通信是当今通信领域中最常见的光通信技术之一。
在激光光纤通信系统中，采用激光光源产生相干光波传输信息。
激光的相干性决定了光纤传输中的信号质量和传输距离。
4. 光学相干层析成像光学相干层析成像是一种基于光干涉的成像技术。
它利用激光光源的相干性，在不需要传统光学透镜的情况下，实现对样品内部结构的高分辨率成像。
光学相干层析成像在医学和生物领域有广泛的应用，如眼科检查和组织样品分析等。
5. 激光干涉光谱学激光干涉光谱学是一种结合了激光干涉和光谱学的技术。
它利用激光光源的相干性进行光谱分析。
激光干涉光谱学可以用于材料表面形貌分析、特定波长的光学分析等应用。
光纤激光器的原理和应用
光纤激光器的原理和应用光纤激光器是一种以光纤为介质的激光器，其主要原理是利用激光二极管或其他激励源，通过特定的激光工作介质，通过非线性光学效应来产生激光。
光纤激光器的原理和应用广泛，是现代科学技术领域的重要组成部分。
本文将着重探讨光纤激光器的原理和应用。
一、光纤激光器的原理光纤激光器的工作原理基于光纤内部的非线性光学效应。
光纤内部由纯净的石英或玻璃制成，具有高折射率和低损耗的特点。
通过在光纤内部放置激光介质，可以在光纤内部产生激光。
具体而言，光纤激光器主要包括光纤、激光介质、泵浦光源、激光反馈回路、输出光束及功率控制电路等几大部分。
泵浦光源通过激发激光介质的原子或分子转化，激发出粒子之间的能级跃迁，从而实现激光器的起振。
光波被泵浦到光纤内部，通过高折射率的光纤材料逐渐聚焦在光纤核心。
激光介质将泵浦光转化为激发能量，通过非线性光学效应形成激光。
激光反馈回路将激光反馈到泵浦光源中，通过反馈系统反复得到增加，从而提高激光器的输出功率。
输出光束则是将激光发送到需要的地方，功率控制电路则负责控制整个激光器的功率和稳定性。
二、光纤激光器的应用光纤激光器在现代科学技术领域有着广泛的应用，我们仅列举一些比较典型的应用场景：1. 通信领域随着数字化和互联网的发展，通信成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
而光纤激光器亦得到了广泛的应用。
光纤激光器的小型化、高可靠性、稳定性以及在通信网络中的低损耗等优点使其成为现代通信传输的主要方式。
2. 材料加工领域光纤激光器可以提供高能量、高亮度和小点位等优质的激光，广泛应用于各种科学和工程领域中。
特别是在材料加工领域，在金属、非金属等材料的切割、焊接、微机械加工等方面具有独特的优势。
光纤激光器在钢管开槽、卷板整平，以及铝、钛、不锈钢等金属加工方面的应用越来越广泛。
3. 医疗领域光纤激光器可以通过光纤导引可见光线照射到身体内部，特别是在泌尿系、胃肠道、喉部等狭窄部位的检查和治疗方面拥有独特优势。
激光清洗的原理及应用论文
激光清洗的原理及应用论文1. 引言激光清洗是一种基于激光技术的表面清洁方法，其原理是利用高能量的激光束对目标物表面进行照射，通过吸收激光能量的物质在瞬间蒸发、气化，从而实现对目标物表面的污垢、涂层等的去除。
激光清洗具有高效、无损、环保等优势，因此在多个领域得到了广泛应用。
2. 激光清洗的原理激光清洗的原理是基于激光与物质的相互作用。
当激光束照射到物体表面时，激光能量会被吸收并转化为对物质产生各种效应的能量形式。
具体来说，激光与物质的相互作用可分为以下几种形式:•光吸收：激光束能量被物体吸收，导致物体温度升高。
这种光吸收可以是通过吸收激光的波长与物质的能级结构相匹配实现的，如二极管激光器产生的激光被金属表面吸收。
•光散射：激光束照射到物体表面后，通过散射产生非均匀光场，从而导致物体的边缘部分与激光束的相互作用，进一步实现清洗效果。
•光压力：激光束对物质施加的压力效应，通过物体表面的有机杂质与涂层等与激光束相互作用，实现对污垢的清除。
3. 激光清洗的应用激光清洗技术在多个领域得到了广泛应用，下面列举了一些典型的应用场景及其特点：3.1 电子产品清洗激光清洗在电子产品制造过程中的应用越来越广泛。
通过激光清洗，可以高效清除电路板表面的焊渣、油污等污垢，提高电子产品的可靠性和稳定性。
同时，激光清洗还可以避免使用化学溶剂等对环境造成的污染。
3.2 汽车制造行业在汽车制造行业，激光清洗常用于汽车表面的喷漆前预处理。
通过激光清洗，可以高效去除汽车表面的油漆、粉尘等污垢，提供良好的喷漆基质，从而提高车身涂装质量和降低缺陷率。
3.3 金属加工领域激光清洗广泛应用于金属加工领域中的表面处理过程。
例如，激光清洗可以去除金属表面的油污、锈蚀物等，并提供干净的金属表面，使得后续的焊接、喷涂等加工工序更加高效和可靠。
3.4 文物保护在文物保护领域，激光清洗被广泛应用于对文物表面的清洗和修复。
相比传统的化学清洗方法，激光清洗具有不接触、无损、精确控制清洗深度等优势，可以最大程度地保护文物的原始性和完整性。
激光加工技术及其应用
激光加工技术及其应用目录激光加工技术及其应用 (1)1、激光加工技术 (2)1.1激光加工技术的分类 (2)1.2激光加工技术的发展 (3)1.2.1 激光加工技术的标志性成果 (3)1.2.2激光加工产业的发展状况 (5)2、激光加工技术之激光切割 (6)2.1激光切割的机理与分类 (6)2.2影响激光切割质量的因素 (7)2.2.1光束质量对激光切割质量的影响 (7)2.2.2切割工艺对激光切割质量的影响 (8)2.3激光切割表面质量的评判依据 (8)激光作为二十世纪最伟大的科学发明之一，经过五十年的发展已被人们广泛地研究和认识，并为现代科学技术的进步起到了巨大的推动作用。
时至今日，激光应用技术已成为从多领域中不可替代的关键技术，其中激光加工技术是最具代表性、用途最广的激光应用技术，激光加工设备也被誉为材料加工领域的万能工具。
随着激光技术的不断发展，如今已有几十种激光器在工业加工、科学研究、军事、医疗、通讯、环境探测及其航空航天等领域得到应用，激光也成为应用最广泛的现代高新技术之一。
1、激光加工技术1.1激光加工技术的分类已较为成熟的激光加工技术主要有激光切割技术、激光打标技术、激光打孔技术、激光雕刻技术、激光焊接技术、激光表面强化技术、激光调阻技术、激光刻线技术、激光直写技术、激光快速成型技术、激光清洗技术、激光去重平衡技术、激光微细加工技术以及激光修复技术等。
下面对以上激光加工技术特点做一简单的介绍。
1、激光切割激光切割是应用激光聚焦后所产生的高功率密度能量实现的，与传统的材料加工方法相比，激光切割具有更高的切割质量、更高的切割速度、更好的柔性和广泛的材料适应性等优点。
例如，可以利用激光对高硬度、高脆性、高熔点的金属材料进行形状复杂的三维立体零件切割，这也正是激光切割的优势所在。
2、激光打标激光打标是指利用高能量密度激光对工件进行局部照射，使材料表层发生气化或变色的化学反应，从而留下永久性标记的一种方法。
激光器原理及应用
典型激光器
（2）CO2 激光器 工作物质： CO2 、He、N2、Xe的混合气体 激光由CO2分子发射，其它气体协助改善
激光器的工作条件， 提高激光器输出功率 水平和使用寿命。 输出波长： =10.6μm CO2 激光器是输出功 率最高的气体激光器， 有连续输出50kW；脉 冲输出1012W的激光器。
典型激光器
激光器分类按激光工作介来自• 激光运转方质：式:
固体激光器 (光纤激光器）
气体激光器
– 连续 – 脉冲
• 单脉冲 • 重复频
半导体激光器
率
染料激光器
• 准连续
自由电子激光 器
• 按化学组成：
– 原子激光器 – 分子激光器 – 离子激光器 – 自由电子激光器 – 准分子激光器
• 激光调制方式
应用于自由空间光通信（FSO）的激光 器有850nm和1550nm两种
激光测距
利用激光的单色性和相干性好、方向性强等特点，以实现高精 度的计量和检测，如测量长度、距离、速度、角度等。
激光焊接
高能激光（能产生约5500 oC的高温）把大块硬质材料焊接在一起。
激光快速成型
激光雕刻
激光核聚变
这是激光核聚变靶室，在靶室内十束激光同时聚向一个产生核聚变反应的小燃料 样品上，引发核聚变。
由于可获得大体积均匀性良好的钕玻璃，因而可 制成大型器件，获得高能量和功率的激光，现已制 成输出功率1014W激光器。
典型激光器
（2）红宝石激光器 工作物质：红宝石晶体
输出波长： 输出线宽：
694.3nm 0.01~0.1nm
工作方式：连续、脉冲 发 散 角 ： 10-3rad，一般为多模输出；
激光器的原理
激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子 数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激 光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装 置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界 光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个 激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚 光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发 生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通 常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工 作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通 常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激 励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子 或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。
激光原理及应用课件—陈鹤鸣第8章 典型激光器
频率稳定，易获得连续的激光输出。
激光器装置：激光管（放电管），电极，光谐振腔 光谐振腔：内腔式，外腔式
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
19
8.2.2 He-Ne激光器 1.基本结构
2022/11/19
侧面激励： 采用大功率半导体激光器列阵作泵浦光源，
激光输出功率大
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
10
8.1.2 红宝石激光器
1. 发光机理 (1)激光工作物质
基质： Al2O3 晶体 掺杂： Cr2O3
（质量比约为0.05 ％）
(2)激光的产生
激光波 长：
694.3nm
4 A2 泵浦
输出功率大，体积小，效率高，适合实现调Q、锁模等技术
8.1.1 固体激光器的基本结构和抽运方式
1. 闪光灯泵浦
脉冲激光器：脉冲氙灯 连续激光器：氪灯，碘钨灯
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
9
2. 半导体激光二极管泵浦 端面激励： 装置简单，泵浦光束与谐振腔模匹配良好，
阈值功率低，斜效率高
染料分子的能级图
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
32
§8.4 新型激光器
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
33
8.4.1 准分子激光器
准分子： Excimer 一种在激发态能够暂时结合成不稳定分子，而 在基态又迅速离解成原子的缔合物，因而也称 “受激准分子”。
准分子的能级结构
脉冲输出能量达百焦耳量级，脉冲峰值功率达
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
激光的典型应用
激光具有高度的单色性、方向性和相干性，因此在众多领域具有广泛的应用。
以下是激光的典型应用：
1. 激光加工：激光加工利用激光束的高能量密度对材料进行迅速加热，使其熔化、蒸发或化学反应，从而实现切割、打孔、焊接、打标、热处理、雕刻和铣削等工艺。
2. 激光通信：激光通信利用激光束作为信息传输的载体，具有传输速度快、抗干扰能力强、传输距离远等优点。
激光通信应用于光纤通信、卫星通信和地面通信等领域。
3. 激光雷达：激光雷达是一种利用激光进行距离测量和目标探测的技术，广泛应用于无人驾驶、无人机、测绘、气象、军事和救援等领域。
4. 激光医学：激光医学将激光应用于医疗领域，如激光治疗、激光手术、激光美容、激光眼科等。
5. 激光光谱仪：激光光谱仪利用激光的单色性和稳定性，对物质进行成分分析和浓度测量，广泛应用于化学、物理、环境监测等领域。
6. 激光切割和焊接：激光切割和焊接利用激光束的高能量密度使材料熔化或蒸发，实现精确切割和焊接。
7. 激光快速成形技术：激光快速成形技术是一种基于激光的增材制造技术，可实现复杂零件的快速制造。
8. 激光光学：激光在光学领域具有广泛应用，如激光光源、激光显示、激光照明等。
9. 激光生物学：激光在生物学领域具有广泛应用，如激光生物学、激光医学、激光农业等。
10. 激光安全：激光在安全领域具有重要作用，如激光防护、激光警戒、激光驱散等。
以上是激光的典型应用，随着激光技术的不断发展，激光的应用领域还将不断拓展。