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激光物理学 (1) Laser Physics

激光物理学 (1) Laser Physics. 第一部分：激光基本概念. 1. 激光简介 2. 激光的应用 3. 激光的最新研究动态. 一、 . 激光原理简介. LASER ( L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation) ---- 辐射的受激发射的光放大. 激光是 20 世纪的四项重大的发明之一. 1 ：激光的发展史. 1958 年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。

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激光物理学 (1) Laser Physics

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Presentation Transcript

  1. 激光物理学(1)Laser Physics

  2. 第一部分：激光基本概念 • 1.激光简介 • 2.激光的应用 • 3.激光的最新研究动态

  3. 一、.激光原理简介 • LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ----辐射的受激发射的光放大 • 激光是20世纪的四项重大的发明之一

  4. 1：激光的发展史 • 1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。 • 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。 • 1965年，第一台可产生大功率激光的器件--二氧化碳激光器诞生。 • 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。

  5. 红 宝 石 激 光 器

  6. 二氧化碳激光器

  7. 2：形成激光的三个条件 2：形成激光的三个条件 • 产生激光必要条件 1. 实现粒子数反转 ——工作物质 ２.使原子被激发 ——激励能源 ３.要实现光放大 ——光学谐振腔 激励能源  激光输出 工作物质 全反射镜 部分反射镜 L 光学谐振腔

  8. 3：激光的特性 • 方向性好 • 亮度高 • 单色性好 • 相干性好 • 高的光子简并度包括了上述四特性

  9. 方向性好

  10. 单色性好

  11. 高亮度

  12. 激 光 的 空 间 相 干 性

  13. 激光的时间相干性

  14. 二：激光的应用 • 由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等特点而在许多领域得到广泛应用： 1：激光应用于军事领域2：激光在信息技术领域---全息照相与光存储中的应用 3：激光在光通信领域领域的应用 4：激光在医学领域的应用 5：激光在工业加工领域中的应用 6：激光在物理、化学、生物领域的应用 7：激光应用于科学研究领域：激光冷冻原子与原子钟、激光引发核聚变

  15. 1：激光在军事上的应用 -----激光武器

  16. 激光武器的杀伤机理 • 一是烧蚀效应 • 二是激波效应 • 三是辐射效应

  17. 激光武器的优点 • 1．无需进行弹道计算 • 2．无后座 • 3．操作简便，机动灵活，使用范围广 • 4．无放射性污染，效费比高

  18. 形形色色的激光武器 • 激光枪

  19. 形形色色的激光武器 • 舰载激光武器

  20. 形形色色的激光武器 • 机载激光武器

  21. 激光在信息技术领域的应用 • 全息照相 • 光存储 • 大屏幕显示

  22. (1) 全息照相 • 激光束用分光镜一分为二，其中一束照到被拍摄的景物上，称为物光束；另一束直接照到感光胶片即全息干板上，称为参考光束。当光束被物体反射后，其反射光束也照射在胶片上，就完成了全息照相的摄制过程 • 全息照片和普通照片截然不同

  23. 用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹 • 用一束激光去照射该照片，眼前就会出现逼真的立体景物 从不同的角度去观察，可以看到原来物体的不同侧面 • 每一片碎片都包括被摄物体的完整信息

  24. 英女王的全息照片

  25. 全息再现用于艺术创作

  26. 多路合成角度全息用于艺术品展示

  27. 全息激光防伪标签，已经是一个很大的产业

  28. （2）激光全息存储 • 利用激光干涉原理将图文等信息记录在感光介质上的大容量信息存储技术 通过将缩微胶片上的影像转变为光信息，然后制出存储密度更大的全息图 全息图是由干涉条纹组成的影像，该条纹记录了入射光线的全部信息—振幅和相位 阅读还原时，需在激光照射下利 • 用条纹影像的衍射原理使其再现

  29. 激光全息存储的优点 • 信息存储容量大---可达1Tb/cm3 • 记录速度快 • 记录信息不易丢失---寿命可达数百年 • 便于长期保存---每一碎片都包含完整信息 便于拷贝、复制

  30. 体全息信息存储

  31. 体全息信息存储原理

  32. （3）DPL大屏幕显示 • 采用二极管泵浦的固体激光器， 倍频输出红绿蓝三基色的 激光全色显示具有色彩十分丰富多彩，亮度高、 清晰度高等优点预计未来10年内在计算机投影仪、 大屏幕高清晰显示和数字电视 方面得到广泛应用

  33. RGB TV SET

  34. Diode Pumped Laser 转换产生 RGB

  35. Diode Pumped MicroLaser

  36. DPL Projection TV

  37. 3 ： 激光用于通讯

  38. 光通信原理示意图

  39. 光纤通讯

  40. 光通信用的激光器差不多全部是半导体激光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米或1550纳米LD泵浦固体激光器。光通信用的激光器差不多全部是半导体激光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米或1550纳米LD泵浦固体激光器。 • 通信用的激光器主要有两类：光纤放大器用的泵浦光源和发射机用的信号光源。 • 应用于自由空间光通信（FSO）的激光器有850nm和1550nm两种

  41. 自由空间光通信（FSO） • 用小功率红外激光束在大气中传送光信号的通信系统，即以大气为媒介的激光通信系统 • 两种工作波长：850纳米 1550纳米 • 850纳米设备便宜，应用于传输距离短的场合 • 1550纳米红外光波可被视角膜吸收，照不到视网膜，可增大传输功率，适用于传输距离远的场合

  42. 自由空间光通信（FSO）的优点 • 1）快速链路部署—无需埋设光纤等待手续 • 2）无需频谱许可证 • 3）带宽高—支持150mb/s到10Gb/s的传输速率，传输距离2-4公里 • 4）安全保密性强 • 5）协议透明 • 6）成本低—是光纤到楼的1/10到1/3 7）便携性

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