1、激光的產生原理及其特性(精) 2.自發輻射、受激吸收和受激輻射 自發輻射:自發輻射的過程與外界作用無關，各個原于的輻射都是自發地、獨立地進行的，因而各個光子的發射方向和初位相都不相同。此外，由于大量原子所處的激發態不盡相同，可以發出不同頻率的光，這是普通光源發光機理。由此可見，自發輻射的光一般總不是單色光，而且不是相干光。 受激輻射:處在激發態能級上的原子，若有一個外來光子趨近它，這原子就可能受了外來光子的“刺激”(或者稱“感應”)，從高能級En向基態Em躍遷而輻射出光子，這個過程稱做受激輻射，受激輻射產生的光子和外來光子有完全相同的特征，就是它們的頻率、位相、振動方向和傳播方向都相同,是特征

2、完全相同的相干光.3.粒子數反轉分布 必須使光受激輻射占優勢，就是要原子在能級上的分布一反常態，使處于高能級的原子數目遠遠多于低能級的原 子 數 目 ， 通 常 把 這 種 分 布 叫 做 “ 粒 子 數 反 轉 分布”(inverse distribution of particles)。工作物質的粒子數反轉分布是產生激光的必要條件。 三能級系統 四能級系統4.光學諧振腔:“粒子數反轉分布”僅僅是實現光放大的條件，要獲得激光輸出，還必須把光的放大轉化為光的振蕩。利用反饋的概念，把放大了的光反饋一部分回來進一步放大，即可產生振蕩。這就需要一個光學諧振腔(Optical resonance ca

3、vity)二、激光的特性 1.方向性好 普通光源（太陽、白熾燈或熒光燈）向四面八方發光，而激光的發光方向可以限制在小于幾個毫弧度立體角內（圖8-9），這就使得在照射方向上的照度提高千萬倍。激光準直、導向和測距就是利用方向性好這一特性。 2.亮度高 激光是當代最亮的光源，只有氫彈爆炸瞬間強烈的閃光才能與它相比擬。太陽光亮度大約是103瓦（厘米2.球面度），而一臺大功率激光器的輸出光亮度經太陽光高出714個數量級。這樣，盡管激光的總能量并不一定很大，但由于能量高度集中，很容易在某一微小點處產生高壓和幾萬攝氏度甚至幾百萬攝氏度高溫。激光打孔、切割、焊接和激光外科手術就是利用了這一特性。 3.單色性好

4、 光是一種電磁波。光的顏色取決于它的波長。普通光源發出的光通常包含著各種波長，是各種顏色光的混合。太陽光包含紅、登、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的可見光及紅外光、紫外光等不可見光。而某種激光的波長，只集中在十分窄的光譜波段或頻率范圍內。如氦氖激光的波長為632.8納米，其波長變化范圍不到萬分之一納米。由于激光的單色性好，為精密度儀器測量和激勵某些化學反應等科學實驗提供了極為有利的手段。 4.相干性好 干涉是波動現象的一種屬性。基于激光具有高方向性和高單色性的特性，它必然相干性極好。激光的這一特性使全息照相成為現實。 所謂激光技術，就是探索開發各種產生激光的方法以及探索應用激光的這些特性為人類造福

5、的技術的總稱。自1960年美國研制成功世界上第一臺紅寶石激光器，我國也于1961年研制成功國產首臺紅寶石激光器以來，激光技術被認為是20世紀繼量子物理學、無線電技術、原子能技術、半導體技術、電子計算機技術之后的又一重大科學技術新成就。30多年來，激光技術得到突飛猛進的發展，不僅研制了各個特色的多種多樣的激光器，而且激光應用領域不斷拓展，并形成了激光唱盤唱機、激光醫療、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新興產業。激光技術的飛速發展，使其成為當今新技術革命的“帶頭技術”之一。 5.偏振性好、高電磁場強度。激光的應用激光的方向性好。由于受嫩輻射的光子與外來光子的傳播方

6、向完壘相同，所以幾乎是理想的平行光其發散角不大于1 。一根掇細的激光束在射出lkm基本上不發散射出lOkm，光斑的直徑也其有8cm，射判距地球3810 km的月球上，光斑的直徑約為3km。激光的單色性好白光是復色光其渡長從3900到7tO0，波長范匿是3800A ，鈉光訂產生的鈉黃光的波長范圍是4 ，氖燈是較好的單色光源，波長范圍是510 。而氨氖激光器發出的激光波長范圍是l0 。激光的亮度授高。一臺大型紅寶石激光器的亮度比太陽的亮度高200億倍，只有氫彈爆炸的一瞬間發出的光才能與它相比。激光又是理想的平行光當它通過凸透鏡時，就會聚到透鏡的焦點上焦點附打很小范嗣內的溫度可達凡千度甚至幾萬度足以

7、把金屬或非金屬熔化和汽化。 激光的相干性好受激輻射出的光子與外來光子具有相同的頻率、振幅、偏振和相位，激光的相干長度可達幾米甚至幾十米。激光的亮度高和方向性極好的特點，研究啦激光測距儀，激光雷達和激光準直儀。下面這個圖就是用激光雷達來測量風速的裝置激光加工在現代工業中，一些強度大且熔點商的材料的使用相當普遍。如果進行打孔或切割，用機械方法是很困難的。例如加工手表中的鉆石軸承是在比芝麻還要小的鉆石上打孔要求誤差不能超過頭發的l20，目前使用激光來打孔，比機械打孔的效率提高100倍。在加工工業中，高功率的c 激光器可用于打孔切割與焊接等通過微機控制可以作復雜形狀的切割而低功率的COz激光器可用于切

8、割塑料、陶瓷和紡織品等切后邊緣比較平整，不需進一步處理。澈光武器叉名死光武器它的子彈是光子速度是3xloIms一旦瞄準目標，幾乎不用多少時間就可把目標摧毀激光武器的破壞作用有兩十方面一是高能激光束的機械破壞作用使飛機或衛星的重要部件穿孔而損壞，二是激光的光學破壞作用凳胃陸軍正在發展PL 一s激光武器，可裝到M l6步槍上它能使敲雙目失明而喪失戰斗力，還能探測和破壞敲的光學傳感器據 算，飛機駕駛員被激光致盲lO-3Os，就可導承飛機墜毀激光通信又叫做光纖通信它是刺用比頭發還細的玻璃纖維來傳播光信號的光纖通信的優點是t頻帶寬，通信容量大，傳輸速度快一根光鲆可同時傳送l0”路電話和l0套彩電節目而一根普通導線只能同時通23路電話目前應用光奸敖據傳輸速度為34Gblts，而實驗室試驗光纖的速度已達16Gblts整套大英百科全書的內窖可在不到一秒的時J可內傳送完畢激光在醫學上的應用激光可用來治療視罔膜破裂 青