激光原理與技術參考書

《激光原理及應用》陳家璧

《激光原理》周炳琨

《激光原理與技術》閻吉祥主要內容激光發展簡史及激光特性激光產生的基本原理光學諧振腔與激光模式高斯光束激光工作物質的增益特性激光器的工作特性激光特性的控制與改善典型激光器第1章緒論激光也是光，它是光的一部分提到激光時腦海中的第一印象？

激光是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”和“奇異的激光”。它的亮度為太陽光的100億倍。“激光”Laser——LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation

激光的最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是"通過受激發射光擴大"。激光的英文全名已經完全表達了制造激光的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森建議將“光受激發射”改稱“激光”。17世紀—對光的本性的探求：波動說：以一定方式沿空間傳輸的波動過程，惠更斯、虎克；微粒說：以經典方式運動著的微小粒子，牛頓；19世紀：光的波動本性有了進一步發展電磁場理論、麥克斯韋方程組1.1激光發展史19世紀下半葉發展起來的電磁場理論能夠解釋光的反射、折射、干涉、衍射、偏振和雙折射等現象；然而到了20世紀初，出現了黑體輻射、原子線狀光譜、光電效應、光化學反應和康普頓散射等實驗現象，這些涉及到光與物質相互作用時能量與動量交換特征的現象無法用當時的經典理論來解釋。1900年，Planck提出了能量量子化概念，并因此獲得1918年諾貝爾物理學獎；1905年，愛因斯坦提出光子假說并成功解釋了光電效應，并因此獲得1921年諾貝爾物理學獎；"inrecognitionoftheservicesherenderedtotheadvancementofPhysicsbyhisdiscoveryofenergyquanta""forhisservicestoTheoreticalPhysics,andespeciallyforhisdiscoveryofthelawofthephotoelectriceffect"1913年，玻爾(Bohr)借鑒了普朗克的量子概念提出了全新的原子結構模型，并因此獲得1922年諾貝爾物理學獎；1917年，愛因斯坦在玻爾的原理結構基礎上，提出了受激輻射理論，為激光的出現奠定了理論的基礎；"forhisservicesintheinvestigationofthestructureofatomsandoftheradiationemanatingfromthem"1947年，Lamb(蘭姆)和Reherford(雷瑟福)在氫原子光譜中發現了明顯的受激輻射，這是受激輻射第一次被實驗驗證。Lamb由于在氫原子光譜研究方面的成績獲得1955年諾貝爾物理學獎；1950年，法國物理學家Kastler(卡斯特勒)提出了光學泵浦的方法，兩年后該方法被實現。他因為提出了這種利用光學手段研究微波諧振的方法而獲得諾貝爾獎。"forhisdiscoveriesconcerningthefinestructureofthehydrogenspectrum""forthediscoveryanddevelopmentofopticalmethodsforstudyingHertzianresonancesinatoms"1951年,Townes(湯斯)提出受激輻射微波放大，即MASER的概念。1954年，第一臺氨分子Maser建成，首次實現了粒子數反轉，其主要作用是放大無線電信號，以便研究宇宙背景輻射。Townes由于在受激輻射放大方面的成就獲得1964年諾貝爾物理學獎。"forfundamentalworkinthefieldofquantumelectronics,whichhasledtotheconstructionofoscillatorsandamplifiersbasedonthemaser-laserprinciple"突破1958年Schawlow和Townes在Phy.Rev.上發表論文“InfraredandOpticalMaser”，標志著激光作為一種新事物登上了歷史舞臺。1960年5月17日，休斯實驗室的Maiman和Lamb共同研制的紅寶石激光器發出了694.3nm的紅色激光，這是公認的世界上第一臺激光器。但是現在大家記得梅曼，不記得lamb1960年年中，IBM實驗室利用CaF2中的三價鈾制成了第一臺四能級固體激光器；Cu3+1960年12月，Bell實驗室的Javan，Bennett和Herriott制成了第一臺氦氖氣體激光器632nm；1962年，GaAs半導體激光器；1963年，液體激光器；1964年，CO2激光器；1964年，離子激光器；1964年，Nd：YAG固體激光器；1965年，HCl化學激光器；1966年，生物染料激光器；激光武器實驗室有3個橄欖球場大1999年6月，吊裝直徑10米的靶室激光束進入國家點火裝置的一個小目標球的藝術概念圖，它會引起核反應國家點火裝置靶室的內部國家點火裝置靶室內一個靶的靶定位裝置和靶校直系統激光玻璃調和板激光點火2014.2.12日，美國核聚變技術取得突破創造出“微型太陽”其結果發表在《自然》(Nature)雜志上。論文第一作者、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LawrenceLivermoreNationalLaboratory)物理學家哈瑞肯(OmarHurricane)說，他們在全世界范圍內首次實現了燃料輸出能量大于輸入能量。神光III1980-2030年激光加工激光通信激光治療其他條碼掃描照明、成像通訊娛樂1.2激光的特性1、高方向性：由于激光特殊的發光機理及光學諧振腔對光傳播方向的限制作用，激光光束的方向性較之普通光源強百萬倍。激光束在幾km之外形成的光斑直徑僅幾個cm，它射到距地球38萬km的月球上時，光束擴散的直徑不到1km；而普通光源則將散開幾百km以上。2、單色性：由于激活介質的粒子數反轉只能在有限的能級間進行，故相應產生的激光只能在有限的光譜范圍能產生，再加上光學諧振腔有選頻作用，使得激光的單色性遠遠優于普通光源。例如He—Ne激光器發射波長為6328?，線寬Δl≤10-7?,而普通光源中單色性最好的氪(Kr86)等波長為6057?，線寬Δl＝4.7×10-3?，二者相差幾萬倍。

正是由于激光具有上述優越的特性，使得它在科學技術和產業活動中獲得了極為廣泛的應用。例如利用其方向性和高亮度的特點，可以進行激光加工、激光通信、激光手術、激光武器、激光核聚變；利用其單色性和相干性，可以進行激光測量、激光全息、激光干涉；在科學研究方面，可以利用激光產生的超高溫，超高壓、超高場強等一系列極端條件來發現一些新的現象和規律，開展諸如非線性光學、激光生物學等方面的研究。3、相干性：由于激光器發射的光子在相位上彼此相關，能形成穩定的干涉圖樣。故激光器是一種非常好的相干光源。4、高亮度：由于激光的方向性好，有利于將