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1、激光激光检测技技术 主要内容: 一、 激光的构成原理 二、 激光的特性与用途 三、 激光器 四、 激光检测技术一、一、 激光的构成原理激光的构成原理1.光和物质的相互作用光和物质的相互作用 光和物质的相互作用有三种不同的根本过光和物质的相互作用有三种不同的根本过程：自程：自发辐射、受激辐射和受激吸收。发辐射、受激辐射和受激吸收。 (1) 自发辐射自发辐射自发发射过程自发发射过程(2)受激吸收受激吸收 (3)受激辐射受激辐射 2.粒子数反转分布及泵浦过程粒子数反转分布及泵浦过程 物质中处于高能级的原子数超越处于低能级的原子数。物物质中处于高能级的原子数超越处于低能级的原子数。物质的这种反质的这种
2、反常分布形状叫做粒子数反转分布，粒子的反转分布是产生激常分布形状叫做粒子数反转分布，粒子的反转分布是产生激光的必要条光的必要条件。件。 可以构成粒子数反转分布的任务物质称为增益介质。可以构成粒子数反转分布的任务物质称为增益介质。 受激辐射过程 把原子送上高能级。把粒子从基态激发到高能级，使在某两个能级之间实现粒子数反转的过程称为泵浦。 实现泵浦的方法有很多，通常采用以下几种： (1) 光泵浦 (2) 电泵浦 (3) 化学反响 3. 谐振腔的共振作用与激光的构成 在增益介质的两端安装两块相互平行的反射镜，一块为全反射镜反射率近似为1，另一块为部分反射镜反射率必需大于某一值，构成一个光学共振腔又称
3、谐振腔。谐振腔对光的方式有选择作用，即对光的频率、相位、偏振及传播方向有严厉的选择。 要构成激光，首先必需利用鼓励能源，即泵浦激活介质内部的一种粒子，使其在某些能级间实现粒子数反转分布，这是构成激光的前提条件。同时，还必需有使光产生放大作用的增益介质和使光产生共振作用的谐振腔。泵浦、增益介质调和振腔是激光产生的三要素。同光阴在谐振腔内来回一次所获得的增益必需等于或大于它所蒙受的各种损耗之和。 二、激光的特性与用途二、激光的特性与用途激光的高方向性：根据这一特性可制成激光激光的高方向性：根据这一特性可制成激光准直仪；准直仪； 激光的高亮度：利用激光能量高度集中的特激光的高亮度：利用激光能量高度集
4、中的特性，进展精细焊接、打孔及切割性，进展精细焊接、打孔及切割 ；激光的高单色性激光的高单色性 ：在小孔、细丝、狭缝等小：在小孔、细丝、狭缝等小尺寸的衍射丈量中得到了广泛的运用；尺寸的衍射丈量中得到了广泛的运用； 激光的高相关性：全息摄影就是利用了激光激光的高相关性：全息摄影就是利用了激光相关性好的这一特征。相关性好的这一特征。 三、激光器三、激光器分分类根据激光器的任根据激光器的任务物物质可以把激光器分可以把激光器分为以以下几下几类 固体激光器固体激光器 如如红宝石、宝石、钕玻璃、玻璃、掺钕钇铝石榴石石榴石YAG激光器等激光器等 气体激光器气体激光器 如如He-Ne激光器激光器 半半导体激光
5、器体激光器 如砷化如砷化镓二极管激光器二极管激光器 液体激光器液体激光器 如染料激光器如染料激光器 化学激光器化学激光器 如碘原子激光器如碘原子激光器 其他激光器其他激光器 X射射线、薄膜、光、薄膜、光纤激光器等激光器等 2. 激光器的构造与任务原理激光器的构造与任务原理 以氦氖激光器为例以氦氖激光器为例 除鼓励电源之外，氦氖激光器通常包括放电管、除鼓励电源之外，氦氖激光器通常包括放电管、电极调和振腔等基电极调和振腔等基本组成部分。根据放电管和组成谐振腔的两块反射本组成部分。根据放电管和组成谐振腔的两块反射镜的衔接方式，可将镜的衔接方式，可将氦氖激光器分为内腔式、半内腔式半外腔式和氦氖激光器分
6、为内腔式、半内腔式半外腔式和外腔式三种构外型外腔式三种构外型式。在放电管中按一定比例和压力充上氦氖混合气式。在放电管中按一定比例和压力充上氦氖混合气体。体。 四、运用举例四、运用举例1. 激光的载波测温技术激光的载波测温技术激光载波测温原理方框图激光载波测温原理方框图 激光载波测温的发射部分RT-热敏电阻；V1-单结晶体管；V2-晶闸管； 脉冲调频波 T1，T2-脉冲变压器调频波解调原理 (a) LC谐振电路；b谐振曲线；c调频涉及调幅波2.激光准直丈量技术激光准直丈量技术 3.激光准直仪按任务原理可分为振幅丈量法、干涉丈量法激光准直仪按任务原理可分为振幅丈量法、干涉丈量法和偏振丈量法。和偏振
7、丈量法。4. 干涉丈量法是在以激光束作为直线基准的根底上，又干涉丈量法是在以激光束作为直线基准的根底上，又以光的干涉原理以光的干涉原理5.进展读数来进展直线度丈量的。进展读数来进展直线度丈量的。6. 1楔形板干涉法楔形板干涉法 楔形板干涉法原理楔形板干涉法原理1-激光器；激光器；2-倒置望远镜；倒置望远镜；3-靶基座；靶基座；4-楔形分光板；楔形分光板；5-察看屏察看屏2. 双频激光干涉法双频激光干涉法 双频激光干涉法原理双频激光干涉法原理1-激光器；激光器；2-1/4波片；波片；3-半反半透镜；半反半透镜；4-偏振分光器；偏振分光器；5-双面反射镜；双面反射镜；6-全反射镜；全反射镜；7-检偏器；检偏器；8-光电接纳器；光电接纳器；9-计算机计算机 激光准直丈量的运用激光准直丈量的运用 机床导轨不直度的激光准直丈量原理图机床导轨不直度的激光准直丈量原理图
