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1、激光 固体物理117.1 激光简介激光简介17.2 固体能带基础固体能带基础第十七章第十七章 激光激光 固体物理固体物理217.1 激光简介激光简介激光激光 (Laser)， 它的全名是它的全名是:（Light amplification by stimulated emission of radiation） “受激辐射的光放大受激辐射的光放大”。 激光的理论基础是激光的理论基础是1916年爱因斯坦提年爱因斯坦提 出的受激辐射理论。出的受激辐射理论。 1960年制成了可见光激光器年制成了可见光激光器Laser激光 固体物理317.1 激光简介激光简介C.H.TownesA.M.Prokhor
2、ov N.G.Basov1964年获诺贝尔物理学奖年获诺贝尔物理学奖激光 固体物理417.1 激光简介激光简介 激光种类：激光种类： 按工作物质：按工作物质：固体（红宝石、固体（红宝石、Al2O3）液体（染料）液体（染料）气体（气体（HeNe、CO2）半导体（砷化镓）半导体（砷化镓） 按工作方式：按工作方式：连续式（功率达连续式（功率达104W）脉冲式（瞬时功率达脉冲式（瞬时功率达1014W） 激光波长：激光波长：极紫外极紫外 可见光可见光 亚毫米亚毫米（100nm）（1.222mm）激光 固体物理517.1 激光简介激光简介 高定向性高定向性 高单色性高单色性 氦氖激光器的单色性为氦氖激光器
3、的单色性为 N1激光 固体物理717.1 激光简介激光简介二、粒子数反转和光放大二、粒子数反转和光放大 粒子数反转态粒子数反转态 ： 正常热平衡状态在室温时，粒子数按能级的分布规律遵正常热平衡状态在室温时，粒子数按能级的分布规律遵从玻尔兹曼分布律从玻尔兹曼分布律 选择特殊的介质，在外界能源的激励下，破坏热平衡，选择特殊的介质，在外界能源的激励下，破坏热平衡，以实现粒子数反转分布。以实现粒子数反转分布。如何实现？如何实现？激活介质激活介质激光 固体物理817.1 激光简介激光简介例：例： He-Ne激光器中激光器中Ne气粒子数反转态的实现气粒子数反转态的实现 高压高压直流电源直流电源Ne：产生受
4、激辐射，发出激光：产生受激辐射，发出激光He：起到传递能量的作用：起到传递能量的作用激光 固体物理911221217.1 激光简介激光简介电子电子碰撞碰撞碰撞碰撞亚稳态亚稳态1212激光 固体物理1017.1 激光简介激光简介三、激光器的基本构成三、激光器的基本构成激励能源激励能源增益介质增益介质谐振腔谐振腔全反射镜全反射镜部分反射镜部分反射镜(99)谐振腔，增益介质，谐振腔，增益介质，激励能源。激励能源。1. 基本构成部分基本构成部分2. 激光的形成激光的形成光束在谐振腔内光束在谐振腔内来回震荡，在增来回震荡，在增益介质中的传播益介质中的传播使光得以放大，使光得以放大，并输出激光。并输出激光
5、。激光 固体物理1117.1 激光简介激光简介3. 谐振腔的作用谐振腔的作用增益介质增益介质 限定光的方向限定光的方向沿轴线的光在增益介质内来沿轴线的光在增益介质内来回反射，连锁放大，输出形回反射，连锁放大，输出形成激光。其它方向的光很快逸出谐振腔。成激光。其它方向的光很快逸出谐振腔。 选择光振荡的频率选择光振荡的频率产生维持光振荡产生维持光振荡 提高光强提高光强激光 固体物理1217.1 激光简介激光简介 激光的应用：激光的应用： 利用激光高强度利用激光高强度 良好的聚焦性（平行性）良好的聚焦性（平行性） 切割切割焊接焊接钻孔钻孔加工：加工： 激光的应用已遍及科技、工农业、医疗、军事、生活等
6、激光的应用已遍及科技、工农业、医疗、军事、生活等各个领域，下面列举几个方面：各个领域，下面列举几个方面： 测量：测量： 准直、测距等准直、测距等 医疗：医疗： 激光手术刀激光手术刀血管内窥镜血管内窥镜治癌等治癌等 军事：军事： 激光制导激光制导激光武器激光武器 核技术：核技术： 激光分离同位素激光分离同位素（还利用了频率准确的特点）（还利用了频率准确的特点）激光 固体物理1317.1 激光简介激光简介 利用激光极好的相干性：利用激光极好的相干性： 测量：测量： 精密测长、精密测长、测角、测角、 测流速测流速 全息技术：全息技术： 全息存储全息存储全息测量全息测量全息电影全息电影抗干扰性强抗干扰性强 探测：探测： 微电子器件表面探测微电子器件表面探测单原子探测单原子探测 激光光纤通讯：激光光纤通讯：信息容量大信息容量大清晰清晰功耗小功耗小激光 固体物理1417.1 激光简介激光简介激激光光焊焊接接高能激光（能产生约高能激光（能产生约5500 oC的高温）把大块的高温）把大块硬质材料焊接在一起硬质材料焊接在一起激光 固体物理1517.1 激光简介激光简介用激光使脱落的视网膜再复位用激光使脱落的视网膜再复位激光 固体物理1617.1 激光简介激光简介脉冲染料激光（脉冲染料激光（585nm）处理皮肤色素沉着）处理皮肤色素沉着处处理理前前处处理理后后激光 固体物理
