《激光原理与设备》课件

激光原理与设备课程大纲激光原理激光器类型激光产生原理，能量跃迁，受激辐射固体激光器，气体激光器，半导体激，光学谐振腔等光器等激光特性单色性，方向性，相干性，高亮度等什么是激光激光是受激辐射的光放大的简称，是一种具有高方向性、高单色性、高****亮度和高相干性的光它与普通光源相比，具有许多独特的性质激光的特性单色性方向性12激光只包含一种波长的光，因激光的光束非常集中，能够在此它的颜色非常纯净很长的距离内保持平行相干性3激光的光波是同步的，具有相同频率和相位激光发射原理受激吸收1激光介质中的原子吸收光子，跃迁到高能级自发辐射2处于激发态的原子自发跃迁回低能级，发射出光子受激辐射3处于激发态的原子在入射光子的作用下，跃迁回低能级，发射出与入射光子相同的光子光放大4受激辐射的光子与入射光子具有相同的频率、方向和相位，从而产生光放大效果泵浦过程能量传递1泵浦源将能量传递给工作物质能级跃迁2工作物质中的粒子跃迁到高能级粒子数反转3高能级粒子数量超过低能级粒子共振腔反射镜共振腔由两个反射镜组成，一个为全反射镜，另一个为部分反射镜光束反馈部分反射镜允许一部分光束穿透，形成激光输出，而其余光束反射回腔内，不断循环放大谐振模式腔内光束在反射镜之间来回传播，形成稳定的光学谐振模式，以特定频率和方向输出激光光谱特性波长线宽光谱纯度激光器发射的激光束具有特定的波长激光器的线宽是指激光束发射的波长光谱纯度是指激光束中单色光的比例范围，通常称为激光器的“谱线”范围，线宽越窄，激光束的单色性越，光谱纯度越高，激光束的单色性越好好主要激光器类型固体激光器气体激光器半导体激光器液体激光器固体激光器以固体材料作为气体激光器以气体作为增益半导体激光器以半导体材料液体激光器以液体染料作为增益介质，如红宝石、钕玻介质，如氦氖激光器、二氧作为增益介质，如砷化镓、增益介质，可产生可调谐的璃等它们通常具有高功率化碳激光器等它们通常具磷化铟等它们体积小、效激光输出，应用于光谱分析和高效率的特点，广泛应用有高功率和良好的光束质量率高、价格低廉，应用于光、医学诊断和激光显示等领于工业加工、医疗和科研领，应用于激光切割、激光焊纤通信、激光扫描和激光测域域接和激光雕刻等领域距等领域固体激光器红宝石激光器钕玻璃激光器掺钕钇铝石榴石激光器第一个实现激光输出的激光器高能量输出，可用于激光切割、焊接等应用广泛，包括激光雷达、医疗器械等气体激光器工作原理种类特点利用气体介质中的原子或分子在受到常见的气体激光器包括氦氖激光器、气体激光器具有输出功率高、光束质外界能量激励后跃迁到高能级，然后二氧化碳激光器、氩离子激光器等，量好、寿命长等优点，适合于高精度在跃迁回低能级时释放出光子它们在不同领域有着广泛的应用加工、医疗、科研等领域半导体激光器体积小效率高半导体激光器体积小巧，便于集成到半导体激光器能量转换效率较高，能各种设备中耗低成本低半导体激光器生产成本相对较低，易于普及液体激光器染料激光器可调谐性应用使用有机染料作为增益介质通过改变染料的浓度或溶液的温度，可用于光谱学、生物医学和光化学研究以调节激光的波长激光器的基本结构激光器主要由三个基本部分组成泵浦源、增益介质********和谐振腔泵浦源提供能量以激发增益介质中的原子或分子****，使其处于激发态增益介质是能够放大光的物质，通常是气体、固体或液体谐振腔是一个由反射镜组成的系统，用于反射激光束并增强其强度通过反复反射，激光束在谐振腔内被放大，直到其输出能量达到一定水平输出功率连续激光器以恒定的速率发射激光束脉冲激光器以短脉冲的形式发射激光束脉冲激光高能量精确控制广泛应用脉冲激光在短时间内释放高能量，可用于通过控制脉冲宽度和频率，可以实现精确脉冲激光在工业、医疗、科学研究等领域精密切割、焊接和表面处理的能量控制，适用于微细加工和材料改性都有广泛应用连续激光稳定输出功率可调广泛应用123连续激光器以稳定的速率输出激光可以通过调节激光器的能量供应，在材料加工、光谱学、医学等领域束，没有间断，可以长时间保持稳改变输出功率，以满足不同的应用都有着广泛的应用定需求单模和多模单模多模仅包含一个横向模式的激光束包含多个横向模式的激光束激光束质量光束质量光束模式光束发散角激光束质量是指激光束的聚焦能力和传播激光束的模式是指激光束的横截面形状，光束发散角是指激光束在传播过程中扩散稳定性常见的模式包括高斯模式、TEM00模式的程度，发散角越小，光束质量越好等激光束的传播直线传播1在均匀介质中，激光束沿直线传播衍射现象2激光束在传播过程中会发生衍射，导致束斑扩大聚焦特性3通过透镜可以将激光束聚焦到很小的区域激光束的聚焦聚焦镜片1利用透镜或凹面镜等聚焦元件光斑尺寸2聚焦后形成微小的光斑能量密度3提高能量密度，增强加工效率激光的应用领域工业医疗激光切割、焊接、打标、表面处激光手术、激光治疗、激光诊断理等等通信科研光纤通信、激光雷达、卫星通信激光光谱分析、激光显微镜、激等光干涉仪等激光在加工中的应用切割焊接表面处理激光切割是一种精密加工技术，可以切激光焊接是一种高效的焊接方法，可用激光表面处理可用于改进材料的表面特割各种材料，例如金属、塑料、木材和于各种材料的焊接，例如金属、塑料和性，例如硬度、耐磨性和耐腐蚀性陶瓷陶瓷激光在医疗中的应用精确治疗微创治疗应用广泛激光手术精度高，能精确地切割和烧激光手术伤口小，恢复快，减少患者激光在眼科、皮肤科、肿瘤科、牙科灼组织，减少对周围组织的损伤痛苦和感染风险等多个医疗领域都有广泛的应用激光在测量中的应用精确测量速度测量激光测距仪激光多普勒测速仪高度测量激光水平仪激光在通信中的应用光纤通信卫星通信激光雷达激光用于光纤通信，传输数据速度快、容激光在卫星通信中用于高带宽数据传输，激光雷达用于精确测距和定位，在导航、量大，是现代通信的基础提供全球范围内的通信服务测绘等领域应用广泛激光安全注意事项眼睛保护皮肤保护环境安全123直接或反射的激光束对眼睛有害，高功率激光可能灼伤皮肤，操作时激光器应放置在安全区域，避免儿务必佩戴防护眼镜应穿戴防护服童接触激光器选型原则应用需求材料特性确定激光器在具体应用中的用途考虑被加工材料的特性，例如材，例如切割、焊接、打标等料的类型、厚度、硬度等加工精度成本效益根据加工精度要求选择合适的激平衡激光器价格、运行成本和加光器类型和参数工效率，选择最优性价比的方案激光器维护与保养定期清洁更换消耗品激光器内部的灰尘和污垢会影响激光器的性能定期清洁激光器激光器使用的某些部件是消耗品，需要定期更换例如，激光器可以保持激光器的工作效率可以使用压缩空气或专门的清洁剂的滤光片、冷媒和电源线都需要定期更换更换消耗品可以确保来清洁激光器内部激光器能够正常工作本课程小结激光原理与设备应用领域广泛技术发展迅速激光原理与设备课程介绍了激光的基本原激光广泛应用于制造业、医疗、通讯、科激光技术不断发展，新技术和新应用层出理、各种类型激光器、激光器的应用和安学研究等领域不穷全注意事项问答环节欢迎大家提出任何问题，我们将尽力解答如果您对本课程有任何疑问，请随时提出！。