1、激光的特性第1頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四二、激光器的組成 激光器主要內以下三部分組成： 外激發源工作物質（增益介質）諧振腔種類作用種類作用種類作用輸出Laser電源如CO2 He-Ne激光器光 源:如紅寶石YAG激光器(氙燈, 氪燈)提供泵浦能量氣體、固體、液體、半導體、等離子體、化學物質通過受激輻射產生確定模式的光子（波長、位相相同）兩平行反射面組成：光學諧振腔通過選膜：產用同方向，同頻率，同位相的激光第2頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四 輸出的激光的特性是： 具有很高的光子間并度；即具有相同模式（或波型、位相、波長）的光子數目。其表

2、現為光束具有很好的單色性，方向性，相干性和高亮度。 激光可通過調Q技術使之壓縮成超短脈沖，脈寬可達飛秒量級（fs）4.610-15 sec。 光子簡并度： 處于同一光子態的光子數稱光子的簡并度。 具有以下相同的含義：固態光子數，或同一模式內的光子數，或處于相干體積內的光子數，或處于同一相格內的光子數。第3頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四 時間單位換算：1ms（毫秒）=10-3 s1s（微秒）=10-6s1ns（毫微秒）=10-9 s1ps（微微秒）=10-12s1fs（毫微微秒）=10-15 s例：（1）對于脈沖能量為5mJ，脈寬為5nS的激光脈沖，其瞬時 功率可達：

3、 （2）對脈沖能量為5mJ，脈寬為5fs的激光脈沖 若通過短焦距透鏡聚焦的其焦斑直徑為0.001mm（1） 則其瞬時功率可達： 瞬時功率密度： 第4頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四三、激光的光束特性 （一）單色性 用譜線寬和其波長的比值來量度： 譜線寬度：當光強下降到中心光強的1/2時的的寬度為譜線寬度。 即一般光源（最好的為86kr 氪燈）一臺穩頻He-Ne激光器：單色性高出45個數量級。 第5頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四圖1-1 第6頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四 （二）方向性 用光束發散角來描述光束的方向

4、性（2） 亦可用立體角=2來描述： 1普通光源的方向性很差，光能量向4球面度輻射，方向性差。 2單模He-Ne激光，發散角為10-310-4 rad 僅是普通光源的： 第7頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四 即 （毛細管粗細確定d） 氣體激光器（介質增益好，均勻，腔長大）單模發散角，可達衍射極限10-310-6。 固體激光器（介質均勻性差，腔長短，激勵不均勻），一般達10-2 rad量級。 半導體激光器方向性最差，一般為（510）10-2 rad，且兩個方向發散角不一樣。第8頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四 （三）相干性 1空間相干性： 研究在

5、垂直于光波傳播方向上的兩個點，如果在任一時間（同一時刻），這兩點上的光波場有固定的位相關系，則從這兩點“取樣”的光波將產生干涉。否則是不相干的。因為這種相干性是在同一時刻的兩個不同空間點的條件下產生的，故稱其為空間相干性。 如雙縫干涉： 同一時間不同空間位置的光波位相差（P）是否恒定第9頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四圖1-2第10頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四 由于激光有極好的方向性（發散角小）可看成so的寬度b接連零，所以空間相干性能好：即 單縫愈大，干涉條縫愈模糊，b大到一定程度時，條縫消失（與最大光源寬度有關）。 即： 2時間相干性

6、： 時間相干性：在輻射場的某一固定點上，考察光源在兩個不同時刻發出的光波在該點的干涉問題。第11頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四圖1-3第12頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四 如邁克爾遜干涉儀 同一空間點，不同時刻達的光波位相是否恒定M2是M2的鏡象，移動M1，h愈大，則條紋清晰度愈差，當h大到一定值時，則條紋消失。此即相干長度。 例：1對氪燈86kr，在低溫時0=6057A，相干時間約為 c=2.510-9S 則相干長度為：LC=2.510-9S31010cm/S=7.51075 cm 2對6328 AHe-Ne激光，相干時間C=1.310-4S 相干長度LC=1.310-4S31010cm/S=3.9106 cm40km 第13頁，共14頁，2022年，5月20日，13點44分，星期四四、高亮度：（