激光的特性精选PPT.ppt

激光的特性第1页，此课件共14页哦二、激光器的组成 激光器主要内以下三部分组成：外激发源工作物质（增益介质）谐振腔种类作用种类作用种类作用输出Laser电源如CO2 He-Ne激光器光 源:如红宝石YAG激光器(氙灯,氪灯)提供泵浦能量气体、固体、液体、半导体、等离子体、化学物质通过受激辐射产生确定模式的光子（波长、位相相同）两平行反射面组成：光学谐振腔通过选膜：产用同方向，同频率，同位相的激光第2页，此课件共14页哦 输出的激光的特性是：具有很高的光子间并度；即具有相同模式（或波型、位相、波长）的光子数目。其表现为光束具有很好的单色性，方向性，相干性和高亮度。激光可通过调Q技术使之压缩成超短脉冲，脉宽可达飞秒量级（fs）4.610-15 sec。光子简并度：处于同一光子态的光子数称光子的简并度。具有以下相同的含义：固态光子数，或同一模式内的光子数，或处于相干体积内的光子数，或处于同一相格内的光子数。第3页，此课件共14页哦 时间单位换算：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）对于脉冲能量为5mJ，脉宽为5nS的激光脉冲，其瞬时 功率可达：（2）对脉冲能量为5mJ，脉宽为5fs的激光脉冲 若通过短焦距透镜聚焦的其焦斑直径为0.001mm（1）则其瞬时功率可达：瞬时功率密度：第4页，此课件共14页哦三、激光的光束特性 （一）单色性 用谱线宽和其波长的比值来量度：谱线宽度：当光强下降到中心光强的1/2时的的宽度为谱线宽度。即一般光源（最好的为86kr 氪灯）一台稳频He-Ne激光器：单色性高出45个数量级。第5页，此课件共14页哦图1-1 第6页，此课件共14页哦 （二）方向性 用光束发散角来描述光束的方向性（2）亦可用立体角=2来描述：1普通光源的方向性很差，光能量向4球面度辐射，方向性差。2单模He-Ne激光，发散角为10-310-4 rad 仅是普通光源的：第7页，此课件共14页哦 即 （毛细管粗细确定d）气体激光器（介质增益好，均匀，腔长大）单模发散角，可达衍射极限10-310-6。固体激光器（介质均匀性差，腔长短，激励不均匀），一般达10-2 rad量级。半导体激光器方向性最差，一般为（510）10-2 rad，且两个方向发散角不一样。第8页，此课件共14页哦 （三）相干性 1空间相干性：研究在垂直于光波传播方向上的两个点，如果在任一时间（同一时刻），这两点上的光波场有固定的位相关系，则从这两点“取样”的光波将产生干涉。否则是不相干的。因为这种相干性是在同一时刻的两个不同空间点的条件下产生的，故称其为空间相干性。如双缝干涉：同一时间不同空间位置的光波位相差（P）是否恒定第9页，此课件共14页哦图1-2第10页，此课件共14页哦 由于激光有极好的方向性（发散角小）可看成so的宽度b接连零，所以空间相干性能好：即 单缝愈大，干涉条缝愈模糊，b大到一定程度时，条缝消失（与最大光源宽度有关）。即：2时间相干性：时间相干性：在辐射场的某一固定点上，考察光源在两个不同时刻发出的光波在该点的干涉问题。第11页，此课件共14页哦图1-3第12页，此课件共14页哦 如迈克尔逊干涉仪 同一空间点，不同时刻达的光波位相是否恒定M2是M2的镜象，移动M1，h愈大，则条纹清晰度愈差，当h大到一定值时，则条纹消失。此即相干长度。例例：1对氪灯86kr，在低温时0=6057A，相干时间约为 c=2.510-9S 则相干长度为：LC=2.510-9S31010cm/S=7.51075 cm 2对6328 AHe-Ne激光，相干时间C=1.310-4S 相干长度LC=1.310-4S31010cm/S=3.9106 cm40km 第13页，此课件共14页哦四、高亮度：（Bb）P 辐射功率，S 幅射面积，立体角，辐射线宽（对可见光）因为激光：方向性好，则S小，小 相干性好，则小所以，P一定时，Bb大第14页，此课件共14页哦