《现代光学基础教学课件》激光原理课件

《现代光学基础教学课件》激光原理课件THE FIRSTLESSON OFTHE SCHOOLYEARCONTENTS目录•激光原理概述•激光的物理基础•激光器的工作原理•激光技术及其应用•激光安全与防护01激光原理概述激光的特性单色性高亮度和方向性激光的频率范围非常窄，具有极高的激光的能量高度集中，具有高亮度和单色性，可以用于高精度光谱分析和方向性，使得激光能够实现远距离的测量通信和探测相干性激光具有高度的相干性，其光波列的相位、振幅和偏振状态都是一致的，这使得激光能够实现干涉和衍射现象激光的产生010203原子能级跃迁光学共振腔泵浦源激光的产生依赖于原子能为了形成激光，需要使用为了激发原子到高能级，级跃迁，当原子从一个高光学共振腔来选择特定波需要使用外部能量源，即能级跃迁到低能级时，会长的光子，并增强其振幅泵浦源释放出光子，形成激光激光的应用通信测量加工医学激光具有高亮度和方向由于激光具有高单色性激光在医学领域有广泛激光可以用于材料加工，性，能够实现远距离、和相干性，可以用于高的应用，如激光治疗、如切割、焊接和打标等高速和大容量的通信精度光谱分析和测量激光手术和激光诊断等01激光的物理基础原子结构与光谱总结词理解原子结构与光谱之间的关系是理解激光原理的基础详细描述原子结构由原子核和电子组成，电子在不同的能级上运动当原子受到外部能量作用时，电子从低能级跃迁到高能级，同时吸收能量；当电子从高能级跃迁回低能级时，会释放能量，并以光子的形式释放出来，形成光谱光的相干性总结词光的相干性是激光产生的重要条件之一详细描述光的相干性是指光波在空间不同位置的相位关系在激光中，由于光的频率、相位和方向高度一致，光波之间具有高度的相干性，从而产生高度集中的能量光的量子性总结词光的量子性是激光产生的物理基础之一详细描述光具有量子性，即光是由粒子组成的，这种粒子称为光子在激光中，光子的数量、频率和相位都是高度一致的，这种一致性是激光产生的重要条件光的放大与振荡总结词理解光的放大与振荡是掌握激光原理的关键详细描述在激光器中，通过特定机制使原子中的电子受激发达到高能级，然后受激发的电子从高能级跃迁回低能级时，会释放出与原激发光子完全相同的光子这些相同的光子之间相互干涉，使光的能量得到放大，并在特定方向上振荡，从而形成高度集中、方向一致的激光束01激光器的工作原理激光器的组成01020304增益介质泵浦源谐振腔控制器用于提供光放大作用的物质，向增益介质输入能量的装置，由反射镜构成的光学共振腔，用于调节激光输出参数的装置，如染料、气体或固体晶体等通常为强光光源或电流驱动的用于选择和放大特定波长的光如光束质量、功率和波长等激光二极管激光器的分类按增益介质分类按输出波长分类按工作方式分类固体激光器、气体激光器、可见光激光器、红外激光连续激光器和脉冲激光器液体激光器和半导体激光器和紫外激光器等等器等激光器的效率与输出特性效率指激光器将泵浦源的能量转化为激光输出的效率，通常以百分比表示输出特性包括光束质量、功率和波长等，这些特性受到增益介质、谐振腔设计和泵浦源等多种因素的影响01激光技术及其应用激光加工技术激光焊接通过激光束的高能量密度实现材料激光切割的快速、高效焊接，广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域利用高能激光束对材料进行精确切割，广泛应用于金属板材、玻璃、陶瓷等材料的加工激光打标利用激光的高能量密度在材料表面形成永久性的标记，广泛应用于产品标识、防伪鉴别等领域激光通信技术光纤通信自由空间光通信可见光通信利用激光在光纤中传输信号，具利用激光在大气中传输信号，具利用可见光的LED灯具传输信号，有传输距离远、传输容量大、传有传输速率高、抗干扰能力强等具有隐蔽性好、传输速率高等优输损耗低等优点优点，适用于卫星与地面、无人点，适用于室内通信和短距离传机之间的通信输激光测量技术激光测距利用激光的往返时间测量距离，具有精度高、测量速度快等优点，广泛应用于地形测绘、目标跟踪等领域激光雷达利用激光的反射信号获取目标的三维信息，具有分辨率高、抗干扰能力强等优点，广泛应用于无人驾驶、环境监测等领域激光干涉仪利用激光的干涉效应测量长度和角度，具有高精度、高稳定性等优点，广泛应用于精密测量和计量领域医学激光技术激光治疗利用激光的高能量密度对病变组织进行照射，实现微创、高效的治疗，广泛应用于皮肤科、眼科、口腔科等领域激光诊断利用激光的荧光、散射等效应检测生物组织中的分子结构和功能变化，实现早期诊断和病情监测01激光安全与防护激光辐射的危害眼睛损伤01激光直接照射到眼睛时，可引起眼睛的疼痛、畏光、流泪等症状，严重时可导致视力下降甚至失明皮肤损伤02激光辐射长时间照射皮肤，可引起皮肤灼伤、红斑、水肿等症状，严重时可导致皮肤癌呼吸道损伤03激光辐射长时间吸入可引起呼吸道黏膜损伤，导致咳嗽、呼吸困难等症状激光安全标准与规范国际标准激光产品的安全等级划分和限制遵循国际标准，1如IEC60825等国家标准各国根据自身情况制定相应的激光安全标准，如2中国的GB

7247.1-2017行业规范激光行业协会和组织也会制定相应的规范和指南，3如美国激光学会的《激光安全指南》等激光防护措施与设备防护眼镜防护罩专业防护眼镜可以有效阻挡激针对特定设备或工作台，可以光辐射，保护眼睛免受损伤安装防护罩来阻挡激光辐射防护服监测仪器专业防护服可以全方位地保护用于监测激光辐射强度和位置身体皮肤不受激光辐射损伤的仪器，可以帮助工作人员及时发现和避免危险。