激光原理资料.ppt

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1、激光原理 过程前过程前 过程后过程后 E2 E2 h E1 E1 受激吸收受激吸收处处于于较较低低能能级级的的粒粒子子在在受受到到外外界界的的激激发发，吸吸收收了了能能量量时时，跃跃迁迁到到与与此此能能量量相相适适应应的的较较高能级上去。称为高能级上去。称为受激吸收受激吸收。过程前过程前 过程后过程后 E2 E2 E1 E1 自发辐射自发辐射h处在高能级上的粒子，如存在处在高能级上的粒子，如存在着可以接纳它的较低能级，即着可以接纳它的较低能级，即使没有外界的作用，也有一定使没有外界的作用，也有一定的概率，自发地从高能级（的概率，自发地从高能级（E2）向低能级（向低能级（E1）跃迁。同时跃迁。同

2、时辐射出能量是辐射出能量是E2-E1的光子，称的光子，称为为自发辐射自发辐射。过程前过程前 过程后过程后 E2 E2 E1 E1 受激辐射受激辐射h2h1917年年爱爱因因斯斯坦坦指指出出，除除自自发发辐辐射射之之外外，当当频频率率为为=（E2-E1）/h的的光光子子入入射射时时，粒粒子子也也会会以以一一定定的的概概率率，迅迅速速地地从从能能级级E2跃跃迁迁到到能能级级E1，同同时时辐辐射射一一个个与与外外来来光光子子频频 率率、相相位位、偏偏振振态态以以及及传传播播方方向向等等都都相相同同的的光光子子，这这个个过程称为过程称为受激辐射受激辐射。可可以以设设想想，如如果果大大量量原原子子处处在

3、在高高能能级级E2上上，当当有有一一个个频频率率=（E2-E1）/h的的光光子子入入射射，从从而而激激励励E2上上的的原原子子产产生生受受激激辐辐射射，得得到到两两个个特特征征完完全全相相同同的的光光子子，这这两两个个光光子子又又激激励励E2能能级级上上原原子子，又又使使其其产产生生受受激激辐辐射射，可可得得到到四四个个特特征征相相同同的的光光子子，这这意意味味着着原原来来的的光光信信号号被被放放大大了了。这这种种在在受受激激辐辐射射过过程程中中产产生生并并被被放放大大的光，就是的光，就是激光激光。二粒子数反转二粒子数反转 受受激激辐辐射射的的概概念念爱爱因因斯斯坦坦1917提提出出，激激光光

4、器器却却在在1960年年问问世世，相相隔隔43年年，为为什什么么？主主要要原原因因是是普普通通光光源中的粒子，产生受激辐射的概率极小。源中的粒子，产生受激辐射的概率极小。当当频频率率一一定定的的光光射射入入工工作作物物质质时时，受受激激辐辐射射和和受受激激吸吸收收两两过过程程同同时时存存在在，因因受受激激辐辐射射使使光光子子数数增增加加，受受激激吸吸收收使使光光子子数数减减小小。物物质质处处于于热热平平衡衡态态时时，处处在在较较低低能能级级E1的的粒粒子子数数必必大大于于处处在在较较高高能能级级E2的的粒粒子子数数。这这样样光光穿穿过过工工作作物物质质时时，光光的的能能量量只只会会减减弱弱不不

5、会会加加强强。要要想想使使受受激激辐辐射射占占优优势势，必必须须使使处处在在高高能能级级E2的的粒粒子子数数大大于于处处在在低低能能级级E1的的粒粒子子数数。这这种种分分布布正正好好与与平平衡衡态态时时的的粒粒子子分分布布相相反反，称称为为粒粒子子数数反反转转分分布布，简简称称粒粒子子数数反反转转，如如何何从从技技术术上上实实现现粒粒子子数数反反转转是是产产生生激激光光的必要条件的必要条件。反射镜激励源工作物质 实实用用激激光光器器中中，主主要要构件的大体情况如下：构件的大体情况如下：1激光工作物质激光工作物质 必必须须能能在在该该物物质质中中实实现现粒粒子子数数反反转转。可可以以是是气气体体

6、、液液体体、固固体体或或半半导导体体。现现已已有有工工作作物物质质近近千千种种，可可以以产产生生波波长长从紫外到远红外波段从紫外到远红外波段的激光。的激光。激光谐振腔反射镜激励源工作物质谐振腔激光 2.激励源（泵）激励源（泵）为为使使工工作作物物质质中中出出现现粒粒子子数数反反转转，必必须须用用一一定定的的方方法法激激励励原原子子体体系系，使使处处于于高高能能级级的的粒粒子子数数增增加加。用用气气体体放放电电的的办办法法激激发发物物质质原原子子，称称为为电电激激励励，也也可可用用脉脉冲冲光光源源去去照照射射工工作作物物质质，称为光激励，还有热激称为光激励，还有热激励，化学激励等。为了不断励，化

7、学激励等。为了不断地地得得到到激激光光输输出出，就就需需不不断断地地将将处处于于低低能能级级的的原原子子抽抽运到高能级上去，运到高能级上去，激励源形象地称为泵。激励源形象地称为泵。3谐振腔谐振腔 所所谓谓光光学学谐谐振振腔腔，实实际际上上是是在在激激光光器器两两端端，面面对对面面地地装装上上两两块块反反射射率率很很高高的的平平面面镜镜，一一块块平平面面镜镜对对光光几几乎乎全全反反射射，另另一一块块则则让让光光大大部部分分反反射射，少少部部分分透透射射出去，以使激光可透过这块镜子而射出。出去，以使激光可透过这块镜子而射出。光光在在放放大大介介质质中中经经历历的的路路程程越越长长，和和越越多多的的

8、原原子子发发生生作作用用，才才能能获获得得越越有有效效的的光光放放大大。但但是是把把工工作作物物质作得无限长是不现实的。质作得无限长是不现实的。反反射射镜镜的的一一个个作作用用是是使使光光沿沿工工作作物物质质轴轴线线在在反反射射镜镜间间来来回回反反射射，每每经经过过一一次次工工作作物物质质光光就就得得到到一一次次放放大大，被被反反射射回回到到工工作作物物质质的的光光，继继续续诱诱发发新新的的受受激激辐辐射射，光光在在谐谐振振腔腔内内来来回回振振荡荡，造造成成连连锁锁反反应应，雪雪崩崩式式地获得放大。地获得放大。受受激激辐辐射射的的起起始始光光信信号号来来源源于于自自发发辐辐射射，而而自自发发辐

9、辐射射的的光光包包含含较较大大的的波波长长范范围围，这这样样较较大大范范围围的的波波长长都都有有可可能能被被放放大大，从从而而导导致致了了非非单单一一波波长长的的光光输输出出。在在反反射射镜镜上上镀镀一一层层对对一一定定波波长长光光具具有有反反射射率率的的薄薄膜膜，使使只只有有该该波波长长的的光光才才能能在在谐谐振振腔腔内内来来回回反反射射，而而其其它它波长的光在经过一次反射镜时就逸出腔外。波长的光在经过一次反射镜时就逸出腔外。9-3 激光器的种类激光器的种类 现现在在人人们们已已经经按按照照实实际际应应用用的的需需求求，造造出出了了各各种种各各样样的的激激光光器器。通通常常可可以以按按工工作

10、作物物质质、激激励励方方式式、运运转转方式、输出波长范围等几方面来进行分类。方式、输出波长范围等几方面来进行分类。一按工作物质分类一按工作物质分类 1.固体激光器固体激光器 工工作作物物质质有有红红宝宝石石、钕钕玻玻璃璃、钇钇铝铝石石榴榴石石（YAG）等等，是是在在作作为为基基质质的的材材料料的的晶晶体体或或玻玻璃璃中中均均匀匀地地掺掺入入少少量量离离子子，称称为为激激活活离离子子。产产生生激激光光发发射射作作用用的的是是掺掺入入的的离离子子。可可作作为为激激活活离离子子的的有有过过渡渡族族金金属属离离子子如如铬铬离离子子(Cr3+)、稀稀土土金金属属离离子子如如钕钕离离子子(Nd3+)、锕锕

11、系系离离子子等。等。一一般般来来说说固固体体激激光光器器具具有有器器件件体体积积小小，坚坚固固，使使用方便，输出功率大的特点。用方便，输出功率大的特点。2.气体激光器气体激光器 工工作作物物质质是是气气体体或或金金属属蒸蒸气气。气气体体激激光光的的特特点点是是激激光光输输出出波波长长范范围围较较宽宽。常常用用的的氦氦-氖氖激激光光器器，是是通通过过气气体体放放电电使使Ne原原子子产产生生粒粒子子数数反反转转，输输出出激激光光的的波波长长为为632.8nm（红光）。红光）。气气体体激激光光器器具具有有结结构构简简单单、造造价价低低、操操作作方方便便、光光束束质质量量好好以以及及能能长长时时间间较

12、较稳稳定定连连续续工工作作的的特特点点，是是目目前品种最多应用最广泛的激光器。前品种最多应用最广泛的激光器。3.半导体激光器半导体激光器 以半导体为工作物质，产生激光的方法有以半导体为工作物质，产生激光的方法有p-n结注结注入式、电子束激发、光激发、雪崩式击穿等。入式、电子束激发、光激发、雪崩式击穿等。它它体体积积小小重重量量轻轻，寿寿命命长长，结结构构简简单单而而坚坚固固，特特别别适适于于飞飞机机、车车辆辆、宇宇宙宙飞飞船船之之用用。现现在在的的光光驱驱、VCD、DVD的激光头都是一个小型半导体激光发射器。的激光头都是一个小型半导体激光发射器。4.液体激光器液体激光器 常常用用有有机机染染料

13、料作作工工作作物物质质，大大多多数数情情况况是是把把有有机机染染料料溶溶于于乙乙醇醇、丙丙酮酮、水水等等，也也有有以以蒸蒸汽汽状状工工作作的的。液液体体激激光光器器的的工工作作原原理理比比较较复复杂杂，但但输输出出的的波波长长连连续续可可调调，且覆盖面宽。且覆盖面宽。5.自由电子激光器自由电子激光器 以自由电子为工作物质。把凡是利用自由电子与以自由电子为工作物质。把凡是利用自由电子与电磁波相互作用所产生的从微波到电磁波相互作用所产生的从微波到X射线的受激辐射射线的受激辐射均称为自由电子激光。均称为自由电子激光。这这是是一一种种特特殊殊类类型型的的新新型型激激光光器器，被被电电子子加加速速器器加

14、加速速的的电电子子流流注注入入周周期期变变化化的的磁磁场场。只只要要改改变变电电子子束束的的速速度度就就可可产产生生波波长长连连续续变变化化的的相相干干电电磁磁辐辐射射，原原则则上上其其相相干干辐辐射射谱谱可可从从X射射线线波波段段过过渡渡到到微微波波区区域域，其其峰峰值值功功率率和和平平均均功功率率高高且且可可调调，相相干干性性好好，可可获获得得偏偏振输出，因此具有很诱人的前景。振输出，因此具有很诱人的前景。其其它它还还有有光光纤纤激激光光器器、化化学学激激光光器器、单单原原子子激激光光器、器、X射线激光器等。射线激光器等。二按运转方式分类二按运转方式分类 可可分分为为连连续续激激光光器器、

15、单单次次脉脉冲冲激激光光器器、重重复复脉脉冲冲激激光光器器，调调Q激激光光器器、锁锁模模激激光光器器、单单模模和和稳稳频频激激光光器器、可调谐激光器等等。可调谐激光器等等。三按激励方式分类三按激励方式分类 可可分分为为光光泵泵式式激激光光器器，电电激激励励式式激激光光器器，化化学学激激励励激光器（又称化学激光器），核泵激光器。激光器（又称化学激光器），核泵激光器。四按输出激光的波段范围分类四按输出激光的波段范围分类 可可分分为为远远红红外外激激光光器器、中中红红外外激激光光器器、近近红红外外激激光光器器、可可见见激激光光器器、近近紫紫外外激激光光器器、真真空空紫紫外外激激光光器器、X射线激光器

16、等。射线激光器等。9-4 激光束的主要特性激光束的主要特性 普普通通光光源源发发出出的的光光是是向向各各个个方方向向辐辐射射并并随随着着传传播播距距离离的的增增加加而而衰衰减减。主主要要原原因因是是这这些些光光源源发发的的光光是是组组成成光光源源的的大大量量分分子子或或原原子子在在自自发发辐辐射射过过程程中中“各各自自为为政政”辐射光子。辐射光子。激光是入射光子经受激辐射过程被放大。由于激激光是入射光子经受激辐射过程被放大。由于激光产生的机理与普通光源的发光不同，这就使激光具光产生的机理与普通光源的发光不同，这就使激光具有不同于普通光的一系列性质。有不同于普通光的一系列性质。1.方向性好方向性

17、好 激激光光不不像像普普通通光光源源向向四四面面八八方方传传播播，几几乎乎在在一一条条直直线线上上传传播播，我我们们称称激激光光的的准准直直性性好好。因因为为激激光光要要在在谐谐振振腔腔内内来来回回反反射射，若若光光线线偏偏离离轴轴线线，则则多多次次反反射射后后终终将将逸逸出出腔腔外外，因因此此从从部部分分透透明明的的反反射射镜镜射射出出的的激激光光方方向向性性好好。良良好好的的方方向向性性使使激激光光是是射射得得最最远远的的光光，应应用于测距、通讯、定位方面。用于测距、通讯、定位方面。2.亮度高亮度高 一一般般光光源源发发光光是是向向很很大大的的角角度度范范围围内内辐辐射射，如如电电灯灯泡泡

18、不不加加约约束束是是向向四四面面八八方方辐辐射射。激激光光的的辐辐射射范范围围在在110-3rad（0.06）左左右右，因因此此既既使使普普通通光光源源与与激激光光光光源源的的辐辐射射功功率率相相同同，激激光光的的亮亮度度将将是是普普通通光光源源的的上上百百万万倍倍。1962年年人人类类第第一一次次从从地地球球上上发发出出激激光光束束射射向向月月球球，由由于于激激光光的的方方向向性性好好、亮亮度度高高，加加上上颜颜色色鲜鲜红红，所所以以能能见见到到月月球球上上有有一一红红色色光光斑斑。激激光光的的高高亮亮度度在在激激光光切切割割、手手术术、军军事事上上有有重重要要应应用用，现现正正研研究究用用

19、高高亮亮度的激光引发热核反应。度的激光引发热核反应。3.单色性好单色性好 光光的的颜颜色色取取决决于于光光的的波波长长，通通常常把把亮亮度度为为最最大大亮亮度度一一半半的的两两个个波波长长间间的的宽宽度度定定义义为为这这条条光光谱谱线线的的宽宽度度，谱线宽度越小，光的单色性越好。谱线宽度越小，光的单色性越好。可可见见光光部部分分的的颜颜色色有有七七色色，每每种种颜颜色色的的谱谱线线宽宽度度为为40-50nm，激激光光的的单单色色性性远远远远好好于于普普通通光光源源，如如氦氦-氖氖激光器输出的红色激光谱线宽度只有激光器输出的红色激光谱线宽度只有10-8nm。激光良好的单色性使激光在测量上优势极为

20、明显。激光良好的单色性使激光在测量上优势极为明显。4.相干性好相干性好 当当激激光光束束分分成成两两束束进进行行迭迭加加时时，产产生生的的干干涉涉条条纹纹非常清晰。非常清晰。9-5 激光的应用激光的应用 激激光光，作作为为一一种种新新类类型型的的光光登登上上舞舞台台，带带来来光光学学应应用用技技术术的的革革命命，已已在在生生产产、生生活活、国国防防的的各各个个方方面面都都有有着着应应用用，几几乎乎成成为为所所有有现现代代技技术术依依赖赖的的手手段段。在在此不可能加以详述，仅就一些常见的应用作简要介绍。此不可能加以详述，仅就一些常见的应用作简要介绍。一激光在自然科学研究上的应用一激光在自然科学研

21、究上的应用 1.非线性光学效应非线性光学效应 在在熟熟悉悉的的反反射射、折折射射、吸吸收收等等光光学学现现象象中中，反反射射光光、折折射射光光的的强强度度与与入入射射光光的的强强度度成成正正比比，这这类类现现象象称称为为线线性性光光学学现现象象。如如果果强强度度除除了了与与入入射射光光强强度度成成正正比比外外，还还与与入入射射光光强强度度成成二二次次方方、三三次次方方乃乃至至更更高高的的方次，这就属非线性光学效应。方次，这就属非线性光学效应。这这些些效效应应只只有有在在入入射射光光强强度度足足够够大大时时才才表表现现出出来来。当当高高功功率率的的激激光光器器问问世世后后，人人们们在在激激光光与

22、与物物质质相相互互作作用用过过程程中中观观察察到到非非线线性性光光学学现现象象，如如频频率率变变换换，拉拉曼曼频移、自聚焦、布里渊散射等。频移、自聚焦、布里渊散射等。2.用激光固定原子用激光固定原子 气气态态原原子子、分分子子处处在在永永不不停停息息的的运运动动中中（速速度度接接近近340m/s），且且不不断断与与其其它它原原子子、分分子子碰碰撞撞，要要“捕捕获获”操操纵纵它它们们十十分分不不易易。1997年年华华裔裔科科学学家家、美美国国斯斯坦坦福福大大学学朱朱棣棣文文等等人人，首首次次采采用用激激光光束束将将原原子子束束冷冷却却到到极极低低温温度度，使使其其速速度度比比通通常常作作热热运运

23、动动时时降降低低，达达到到“捕获捕获”操纵的目的。操纵的目的。1997年年朱朱文文棣棣、科科恩恩、飞飞利利浦浦三三人人因因此此而而获获诺诺贝贝尔尔物物理理学学奖奖。此此项项技技术术在在光光谱谱学学、原原子子钟钟、研研究究量量子子效应方面有着广阔的应用前景。效应方面有着广阔的应用前景。具具体体作作法法是是，用用六六路路两两两两成成对对的的正正交交激激光光束束，沿沿三三个个相相互互垂垂直直的的方方向向射射向向同同一一点点，光光束束始始终终将将原原子子推推向向这这点点，于于是是约约106个个原原子子形形成成的的小小区区，其其温温度度在在240K以以下下。这这样样使使原原子子的的速速度度减减至至10m

24、/s量量级级。后后来来又又制制成成抗抗重重力力的的光光-磁磁陷陷阱阱，使使原原子子在在约约1s内内从从控控制制区区坠落后被捕获。坠落后被捕获。二二.激光测距激光测距 激光雷达激光雷达 激光准直激光准直 利利用用激激光光的的高高亮亮度度和和极极好好的的方方向向性性，做做成成激激光光测测距仪、激光雷达和激光准直仪。距仪、激光雷达和激光准直仪。激激光光测测距距的的原原理理与与声声波波测测距距的的道道理理差差不不多多，因因为为光光速速c已已知知，只只要要测测量量从从激激光光发发射射至至接接收收到到从从物物体体反反射射回回来来的的激激光光的的时时间间间间隔隔即即可可。激激光光雷雷达达对对准准的的是是运运

25、动动目标或相对运动的目标。目标或相对运动的目标。激激光光制制导导的的导导弹弹，头头部部有有四四个个排排成成十十字字形形的的激激光光接接收收器器（四四象象限限探探测测仪仪）。如如果果四四个个接接收收器器收收到到的的激激光光一一样样多多，就就按按原原来来方方向向飞飞行行，如如果果有有一一个个接接收收器器接接收收的的激激光光少少了了，它它就就自自动动调调整整方方向向。另另一一类类可可用用激激光光束束照照射射要要打打击击的的目目标标，经经目目标标反反射射的的激激光光被被导导弹弹上上的的接收器收到，引导导弹击中目标。接收器收到，引导导弹击中目标。三三.激光用在加工领域激光用在加工领域 以以激激光光良良好

26、好的的单单色色性性和和相相干干性性为为基基础础。激激光光全全息息技技术术可可以以用用作作无无损损探探伤伤，即即不不用用损损坏坏零零件件便便可可检检测测出出零件内部的缺陷。零件内部的缺陷。利利用用激激光光的的亮亮度度高高和和方方向向性性好好可可以以在在机机加加工工领领域域大有作为。大有作为。如如可可以以在在零零件件上上打打一一般般钻钻头头不不能能打打的的异异形形孔孔和和尺尺寸寸达达微微米米级级的的小小孔孔。利利用用激激光光进进行行切切割割，具具有有速速度度快快，切切面面光光洁洁，不不发发生生形形变变的的特特点点。激激光光焊焊接接可可焊焊一一般般焊焊接接法法不不能能焊焊的的难难熔熔金金属属。还还可

27、可以以利利用用激激光光亮亮度度高高、能能量量集集中中、可可通通过过理理论论计计算算进进行行控控制制的的特特点点对对金金属属工工件件表面进行改性处理。表面进行改性处理。四四.激光信息处理激光信息处理 激激光光技技术术能能大大幅幅度度提提高高信信息息处处理理能能力力，特特别别是是引引入入激光后。激光后。全息技术是全息技术是1948年英国科学家盖伯提出的一种新年英国科学家盖伯提出的一种新的成像原理，的成像原理，“全息全息”一词引处希腊语，是一词引处希腊语，是“完全完全”的意思。但由于当时没有好的相干光源，因而无法获的意思。但由于当时没有好的相干光源，因而无法获得好的相干像片。激光的出现，使全息术飞速

28、发展成得好的相干像片。激光的出现，使全息术飞速发展成为一个新领域，盖伯因此获为一个新领域，盖伯因此获1971年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。普普通通照照像像是是把把从从物物体体表表面面发发出出的的光光经经过过透透镜镜，在在感感光光底底片片上上记记录录下下物物体体的的光光强强分分布布，再再翻翻印印到到相相纸纸上上，呈呈现现出出物物体体的的平平面面图图像像。普普通通照照像像只只记记录录了了物物体体表表面面的的光光强强分分布布，没没有有记记录录到到物物体体各各部部分分到到观观察察者者的的远远近近和和角角度度，即即没没记记录录下下物物体体发发出出光光线线的的相相位位分分布布，这样的像没有立体感。这

29、样的像没有立体感。全全息息照照像像是是用用相相干干光光照照射射物物体体，从从物物体体反反射射或或漫漫射射的的光光不不是是用用透透镜镜成成像像而而是是直直接接照照射射到到全全息息底底片片上上，用用干干涉涉现现象象把把那那些些光光的的光光强强分分布布和和相相位位记记录录下下来来。底底片片上上没没有有被被拍拍物物体体的的形形象象，在在显显微微镜镜下下可可看看到到的的是是一一幅幅长长短短不不一一、间间距距不不等等、走走向向不不同同的的复复杂杂干干涉涉条条纹纹，称为全息图。称为全息图。要想看到图样，用相干光按一定方式照射全息图，要想看到图样，用相干光按一定方式照射全息图，在一定方向可看到物体的像，称为再

30、现。再现的是从在一定方向可看到物体的像，称为再现。再现的是从物体反射或漫射的光束本身，所以像是立体的。物体反射或漫射的光束本身，所以像是立体的。光光刻刻技技术术，如如光光刻刻集集成成电电路路、光光盘盘。光光盘盘的的外外形形有有点点像像唱唱片片，写写入入读读出出的的原原理理也也和和机机械械唱唱片片差差不不多多，只只是是用用激激光光束束来来代代替替唱唱针针，因因为为激激光光的的相相干干性性很很好好，用用聚聚光光系系统统可可以以把把激激光光聚聚焦焦成成比比针针头头还还细细小小的的光光束束，所所以以它它在在介介质质上上写写入入信信息息所所占占空空间间尺尺寸寸可可以以非非常常小小（小小于于1nm）因因而

31、而信信息息存存储储密密度度很很大大。CD唱唱片片是是用用声声音音调调制制了了的的激激光光束束刻刻制制光光盘盘，由由于于在在读读写写光光盘盘时时光光点点与与光光盘盘无无机机械械接接触触，就就不不存存在在由由摩摩擦擦引引起起的的杂杂音音，同同时也无磨损，因而光盘音质佳、寿命长。时也无磨损，因而光盘音质佳、寿命长。五五.激光通信激光通信 激激光光通通信信也也是是利利用用激激光光束束单单色色性性好好，方方向向性性好好的的特点。特点。要要想想提提高高传传递递信信息息容容量量比比较较有有效效的的办办法法是是提提高高载载波波的的频频率率，如如用用波波长长10cm的的电电波波代代替替波波长长100m的的电电波

32、波，通通信信容容量量可可以以提提高高1千千倍倍，所所以以从从19世世纪纪开开始始不不断断发发展展短短波波通通信信，最最初初使使用用波波长长几几千千米米的的无无线线电电通通信信（长长波波通通信信），后后来来发发展展为为波波长长几几百百米米的的中中波波通通信信，20世世纪纪50年年代代又又发发展展厘厘米米级级的的微微波波通通信信，波波长长再再缩缩短短进进入入光光波波波波段段，光光波波的的频频率率在在1014HZ-1015HZ之之间间，厘厘米米波波的的频频率率是是1010HZ左左右右，所所以以光光波波通通信信的的容容量量又又比比微微波波通通信提高信提高1万倍到万倍到10万倍。万倍。但但普普通通光光源

33、源发发出出光光波波是是不不能能作作通通信信载载波波的的，因因为为普普通通光光源源发发出出的的光光单单色色性性不不好好，若若用用这这种种光光波波作作载载波波，相相当当于于同同时时有有多多套套频频率率的的节节目目到到达达接接收收器器，所所以以效效果果差差。激激光光提提供供了了单单色色性性很很好好的的光光波波，光光波波通通信信才才进进入入实实用用化化阶阶段段。利利用用光光波波的的载载波波通通信信做做法法与与微微波波通通信信类类似似，激激光光器器输输出出的的光光束束经经过过光光电电调调制制器器调调制制后后送送到到发发射射天天线线（一一只只光光学学反反射射镜镜）发发射射出出去去，在在用用户户接接收收端端

34、，接接收收天天线线（也也是是反反射射镜镜）把把传传送送过过来来的的光光信信号号汇汇集集到到光光电电接接收收器器上上转转换换为为电电信信号号，再再经经电电放放大大和和解解调调后后就就可可以以得得到到所所传传递递的的信信息息。在在实实际际应应用用中中为为避避免免光光波波在在大大气气中中传传播播的的损损失失，光光信信号号是是在在光光纤纤内内传传递递的的，光光信信号在光纤中的损耗很小。号在光纤中的损耗很小。现现在在发发展展的的光光计计算算机机是是用用光光波波束束代代替替电电流流构构造造计计算机，会获得更高的运算速率和容量。算机，会获得更高的运算速率和容量。在在显显示示技技术术上上，激激光光液液晶晶大大

35、屏屏幕幕将将代代替替阴阴极极射射线线管，有可能成为管，有可能成为21世纪电视的主角。世纪电视的主角。六六.激光的生物应用激光的生物应用 生生物物育育种种上上可可以以采采用用“诱诱发发育育种种”方方法法培培育育良良种种，诱诱发发育育种种也也有有化化学学诱诱变变、核核辐辐射射诱诱变变、光光诱诱变变等等，激激光光照照射射属属光光诱诱变变。生生物物组组织织吸吸收收激激光光能能量量后后，将将会会使使生生物物体体发发生生光光-生生物物热热效效应应、生生物物光光压压效效应应、生生物物光光化化学学效效应应、生生物物电电磁磁效效应应和和生生物物刺刺激激效效应应，由由此此引引起起生生物物遗遗传传异异变变。我我国国

36、已已用用激激光光照照射射种种子子培培育育新新品品种种，改改善品质。善品质。七七.激光用于医学领域激光用于医学领域 现现在在激激光光技技术术已已成成为为医医学学中中的的新新技技术术，并并开开始始形形成成一个新的医学分支一个新的医学分支激光医学。主要应用有激光医学。主要应用有 1.激光刀激光刀 是是用用光光学学系系统统聚聚焦焦的的激激光光束束作作用用于于生生物物体体组组织织，在在短短时时间间内内使使之之烧烧灼灼和和气气化化。当当光光束束以以一一定定速速度度移移动动时时，能能把把组组织织切切开开，起起到到手手术术刀刀的的作作用用。激激光光的的能能量量还还能能烧烧结结封封闭闭组组织织中中的的血血管管、

37、淋淋巴巴管管，减减少少出出血血量量，在在做做肿肿瘤瘤手手术术时时也也可可防防止止肿肿瘤瘤扩扩散散。脉脉冲冲激激光光作作用用时时间间短短（小小于于千千分分之之一一秒秒），可可以以用用作作精精细细的的眼眼科科手手术术，病病人人的的眼眼睛睛还还来来不不及及转转动动，“刀刀”已已经经下下去去了了，不不会会伤伤及及其其它它部部位位。同同时时激激光光刀刀与与手手术术部部位位是是非非接接触触性性作作用用，因因而而是是自自身身消消毒的手术。毒的手术。2.激光纤维内窥镜激光纤维内窥镜 借借助助于于光光纤纤，可可以以把把激激光光引引入入人人体体内内部部用用激激光光施施行行手术，避免一些剖腹的大手术。手术，避免一些

38、剖腹的大手术。3.低功率激光的应用低功率激光的应用 弱弱激激光光对对生生物物组组织织有有刺刺激激、镇镇痛痛、消消炎炎、扩扩张张血血管管等等作作用用，用用弱弱激激光光照照射射病病灶灶，有有治治疗疗效效果果。利利用用弱弱激激光照射穴位，可产生类似针炙的效果。光照射穴位，可产生类似针炙的效果。4.利用激光进行基础医学和疾病的检测诊断利用激光进行基础医学和疾病的检测诊断 可可以以利利用用相相应应的的激激光光仪仪器器，研研究究细细胞胞、亚亚细细胞胞和和大大分分子子的的结结构构以以及及一一些些特特殊殊细细胞胞的的生生物物学学过过程程，例例如如可可以以借借助助于于激激光光微微束束仪仪，把把激激光光束束聚聚焦

39、焦到到0.5m-1.0m，用以切割和焊接细胞，研究生物的遗传规律用以切割和焊接细胞，研究生物的遗传规律 激激光光诊诊断断目目前前主主要要是是应应用用激激光光的的光光谱谱技技术术、干干涉涉技技术术等等，通通过过对对血血液液、尿尿液液和和人人体体其其它它组组织织成成分分的的测测定定，无损伤地鉴别待测组织是否发生病变。无损伤地鉴别待测组织是否发生病变。八八.激光与能源激光与能源 激激光光与与能能源源密密切切相相关关的的两两方方面面应应用用是是激激光光分分离离同同位位素素和和激激光光核核聚聚变变。高高亮亮度度的的激激光光用用来来引引发发热热核核聚聚变变，使氘和氚聚变成氦和中子后释放出大量能量。使氘和氚

40、聚变成氦和中子后释放出大量能量。在第七章提到用在第七章提到用235U作核燃料要对铀同位素进行分作核燃料要对铀同位素进行分离，有利用铀核质量不相同的气体扩散法和离心分离离，有利用铀核质量不相同的气体扩散法和离心分离法等。由于法等。由于235U与与238U在大小和重量上相差很小分离困在大小和重量上相差很小分离困难。激光出现后，利用激光的单色性，使难。激光出现后，利用激光的单色性，使235U选择性选择性电离（原子分离法）或选择性离解（分子分离法），电离（原子分离法）或选择性离解（分子分离法），达到分离目的。利用激光还可对其它同位素进行分离。达到分离目的。利用激光还可对其它同位素进行分离。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢