激光原理及其应用陈家壁

激光原理及其应用

摘要：本文主要介绍激光的物理学基本理论和原理，激光器的结构、振荡条件，还介绍了激光的模和激光振荡模的概念，通过调Q和Q开关技术提高激光器输出功率和压缩激光脉冲宽度，通过锁模技术形成脉冲宽度极窄、功率极高的激光。然后介绍了激光技术特性以及在实践中的应用：激光精密计量、激光信息处理、强激光的应用、激光医学、激光生物应用、激光武器、科学实验应用。

Abstract: This paper introduces the basic theory of laser physics and principles, the structure of laser oscillation condition, also introduced the laser modules and laser oscillation mode of the concept of a Q-and Q-switching technology to improve laser output power and laser pulse width compression by clamping techniques to form a very narrow p

Southwest university of science and technology

本科课程设计（论文）

激光原理及其应用

学院名称 专业名称 学生姓名 学

号

国防科技学院 核工程与核技术

孙 宇

20090737

指导教师

吴凤娟 博士

二〇一二年六月

西南科技大学本科课程设计论文

激光原理及其应用

摘要：激光是由爱因斯坦于1917年提出光的受激辐射原理产生的。但直到1960年激光才被首次成功制造。它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展。激光具有有极好的方向性、极高的亮度和相干性。它对人类的社会活动产生广发而深刻的影响。它不仅广泛的应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类生产和生活许的多方面得到了大量的应用，包括工业、农业、医学、通信、国防等。与激光相关的产业已在全球形成了超过千亿美元的年产值。

本文简要的阐述了激光的基本原理，介绍了激光在各个领域的应用。 关键字：受激辐射；激光；激光原理；激光应用

西南科技大学本科课程设计论文

Laser principle and its application

Abstract: The laser light is produce by the theory of stimu

第27卷 第5期2003年10月

激 光 技 术LASERTECHNOLOGY

Vol.27,No.5October,2003

文章编号:1001 3806(2003)05 0443 04

脉冲激光沉积技术及其应用*

陈传忠 包全合 姚书山 雷廷权

1

1

1

1,2

(1山东大学材料科学与工程学院,济南,250061) (2哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001)摘要:薄膜材料已在微电子元件、超导材料、生物材料等方面得到广泛应用,为了得到高质量的薄膜材料,脉

冲激光沉积技术受到了广泛的关注。介绍了脉冲激光沉积技术的原理、特点,综述了其在制备半导体、高温超导、类金刚石、铁电、生物陶瓷薄膜等方面的应用和研究现状,展望了该项技术的应用前景。

关键词:脉冲激光沉积;薄膜;应用;研究现状

中图分类号:TN249 文献标识码:A

Pulsedlaserdepositionanditsapplication

ChenChuanzhong,BaoQuanhe,YaoShushan,LeiTingquan

2

1111,2

(1SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShandongU

思考练习题1

1． 试计算连续功率均为1W的两光源，分别发射 ＝0.5000 m， =3000MHz的光，每秒

从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？

q 答：粒子数分别为：n1 h

16.63 10 34

0.5 10 618

2.5138 10 c6.63 10 34 3 108

n2

q123

5.0277 10 349h 6.63 10 3 10

2．热平衡时，原子能级E2的数密度为n2，下能级E1的数密度为n1，设g1 g2，求：(1)当原子跃迁时相应频率为 ＝3000MHz，T＝300K时n2/n1为若干。(2)若原子跃迁时发光波长 ＝1 ，n2/n1＝0.1时，则温度T为多高？

(E E）

mnn2nm/gm6.63 10 34 3 109kTkT

答：（1）则有： e e exp[ ] 1 23

nn/gnn11.38 10 300

h

348 n26.63 10 3 103

（2） ekT exp[ ] 0.1 T 6.26 10K 23 6

n11.38 10 1 10 T

h

－

3．已知氢原子第一激发态(E2)与基态(E1)之间能量差为1.64×l018J，设火焰(T＝2700K)中含有1020个氢原子。设原子按玻尔兹曼

激光光散射技术及其应用

Laser Light Scattering System Technology and Application

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激光光散射技术和应用

近年来，光电子和计算机技术的飞速发展使得激光光散射已经成为高分子体系和胶体科学研究中的一种常规的测试手段。现代的激光光散射包括静态和动态两个部分。在静态光散射中，通过测定平均散射光强的角度和浓度的依赖性，可以得到高聚物的重均分子量M w，均方根回旋半径R g和第二维利系数A2；在动态光散射中，利用快速数字相关器记录散射光强随时间的涨落，即时间相关函数，可得到散射光的特性弛豫时间τ，进而求得平动扩散系数D和与之对应的流体力学半径R h。在使用过程中，静态和动态光散射有机地结合可被用来研究高分子以及胶体粒子在溶液中的许多涉及到质量和流体力学体积变化的

过程，如聚集和分散、结晶和溶解、吸附和解吸、高分子链的伸展和卷缩以及蛋白质长链的折叠，并可得到许多独特的分子量参数。

一、光

再谈陈梦家以及其他

潜行者

（按：昨天我在一塌糊涂和未名转贴了几篇关于陈梦家先生的旧文，引起一些讨论，有一篇回帖写的很真诚，然而其中却有很多错误，引发我撰写此文的念头。没想到一动笔就收不住（这是我的老毛病），而且越写越激动，自己也知道写了很多不该由自己来说的过头话。不过我也不想隐瞒自己的想法，在此也向陈先生学习，和盘托出，希望诸位师友批评指正）

很久以来我一直想为陈梦家先生写点东西。陈先生是古史和古文字学界我最敬佩的学者之一，不过也是一个争议很大的人物。听说在一次国际学术会议上朱德熙先生问夏含夷，国外汉学界对陈梦家和唐兰两人有何评价，夏含夷毫不犹豫的说陈梦家的贡献比唐兰大，朱先生很吃惊的说：“不会吧，唐兰的学问比陈梦家可大多了”。这个掌故实际上说明了中外学术界的巨大观念差异。中国的传统国学强调“根底扎实”，尤其是古文字学界，特别重视文献功底和小学修养，直到今天仍然如此。评价一个学者的学问怎么样，多数时候是看你肚子里装了多少书，而不是看你写了多少东西，张政烺先生文章不多，可谁提到他都伸大拇指。而西方学术界强调研究的“科学性”和“系统性”，特别重视资料的全面、客观和方法的规范，在他们那里，“学问”不是比“积累”，而是比“成果”，看你给学术界、给后

激光在科学技术前沿问题中的应用

通过一个学期对《激光原理及应用》的学习，使我对激光这一物理分支学科有了更加深入的了解，从光的本性到激光的工作原理，再到激光的输出特性及基本技术，理论结合应用。激光在日常的生产生活中的作用日益增加。

根据课本中最后一章得内容和自己的总结对激光在科学技术前沿问题中的应用做一个归纳。其中包含课本中的知识，以及我自己对知识的看法，还有激光在生活中的应用。

一．激光核聚变 1受控核聚变 *为什么选择核聚变？

核聚变有突出的优点，低原子序数的元素通过聚变反应为更高序数的元素，反应中损失的质量转化成能量放出，提高能量效率比裂变更高。

1）发展聚变能应用是替代化石类燃料与裂变能，推动人类文明发展的理想途径。

2）聚变时，参加反应的原子核都带正电，彼此之间互相排斥。粒子必须具有极高的动能，才能克服这种排斥作用，彼此接近到足以发生反应的程度。

2磁力约束和惯性约束方法 1）

利用核聚变提取能量有两个条件：一是保证充分的反应

1

时间；二是约束高温等离子体。

2）

目前比较实用的能达到劳森条件的装置有两大类。一是利用一定的强磁场将高温等离子体进行约束和压缩，使

之达到劳森判据，即所谓的―磁力约束方法‖（magnetic

第二章

5）激发态的原子从能级E2跃迁到E1时，释放出??0.8?m的光子，试求这两个能级间的能量差。若能级E1和E2上的原子数分别为N1和N2，试计算室温（T=300K）时的N2/N1值。 【参考例2-1，例2-2】 解：

6.626?10?34?3?108??3.98?10?20J （1）?E?E2?E1??6?5?10hc??N23.98?10?20?kbT?5??e?exp???6.75?10（2） ?23??N1?1.38?10?300??E

10）激光在0.2m长的增益物质中往复运动过程中，其强度增加饿了30%。试求该物质的小信号增益系数G0.假设激光在往复运动中没有损耗。

解：IZ?I0e(G0??)z??0且z?0.2*2?0.4mIZ?1?0.3?1.3,即e(G0??)z?eG0*0.4?1.3 I0?G0?0.656m?1第三章

2．CO2激光器的腔长L=100cm，反射镜直径D=1.5cm，两镜的光强反射系数分别为r1=0.985，r2=0.8。求由衍射损耗及输出损耗分别引起的?、?c、Q、??c(设n=1) 解：

衍射损耗:

?L10.6?10?6?1??2??0.188 ?22a(0.75?10)?c?L

The most common type of beam expander is derived from the Galilean telescope which usually has one negative input lens and one positive output lens, as shown in Figure 1. The input lens presents a virtual beam focus at the output. For low expansion ratios (1.3-20´), the Galilean telescope is most often employed due to

its simplicity, small package size, and low cost.

Figure 1: Diagram of a beam expander

As shown in Figure 1, the lens M3 focuses the laser beam onto the front focus plane and the new beam waist w¢0

The most common type of beam expander is derived from the Galilean telescope which usually has one negative input lens and one positive output lens, as shown in Figure 1. The input lens presents a virtual beam focus at the output. For low expansion ratios (1.3-20´), the Galilean telescope is most often employed due to

its simplicity, small package size, and low cost.

Figure 1: Diagram of a beam expander

As shown in Figure 1, the lens M3 focuses the laser beam onto the front focus plane and the new beam waist w¢0