激光原理与应用

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

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

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

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

内蒙古工业大学200 —200 学年第一学期 《激光原理及应用》期末（考试）试卷（A）课程代码：

试卷审核人： 考试时间：

注意事项：1.本试卷适用于 级电科专业本科生使用 2.本试卷共6页，满分100分，答题时间120分钟

班级：____________ 姓名：_____________ 学号：___________ 题 号 评 分 一 二 1

一、选择题（30分）

1、平面波的单色性是由下面的那个参数来评价其优劣的（ ） A、振幅 B、频率 C、光强 D、先谱的线宽

2、激光束偏转技术是激光应用的基本技术，如果它使激光束离散地投射到空间中某些特定的位置上，则主要应用于（ ）。 A． 激光打印 B．激光显示 C．激光存储 D．传真

3、具有超小型、激光强度快速可调特点的激光器是（ ）。 A． 固体激光器 B．气体激光器 C． 半导体激光器 D．光纤激光器 4、LED不具有的特点是（ ）。

A．辐射光为相干光 B．LED的发光颜色非常丰富 C．

第一章 激光的基本原理及其特性

激光技术是二十世纪六十年代初发展起来的一门新兴学科。激光的问世引起了现代光学技术的巨大变革。激光在现代工业、农业、医学、通讯、国防、科学研究等各方面的应用迅速扩展，之所以在短期间获得如此大的发展是和它本身的特点分不开的。

激光与普通光源相比较有三个主要特点，即方向性好，相干性好和亮度高，其原因在于激光主要是光的受激辐射，而普通光源主要是光的自发辐射。研究激光原理就是要研究光的受激辐射是如何在激光器内产生并占据主导地位而抑制自发辐射的。本章首先从光的辐射原理讲起，讨论与激光的发明和激光技术的发展有关的各方面物理基础和产生激光的条件。

光的辐射既是一种电磁波又是一种粒子流，激光是在人们认识到光有这两种相互对立而又相互联系的性质后才发明的。因此本章从介绍光的波粒二象性开始研究原子的辐射跃迁。激光的产生又是光与物质的相互作用的结果，对光的平衡热辐射和光与物质的相互作用 (光的自发辐射、受激辐射、受激吸收) 的研究是发明激光的物理基础。光谱线的宽度，线型函数是影响激光器性能的重要因素，提高激光的单色性是激光技术的发展的一个重要方向。阐明上述这些基础后，本章最后一节讨论激光产生的条件。

1. 1 激光的特性

光的一个基本性

《激光原理与技术》习题一

班级 序号 姓名 等级

一、选择题

1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。 （A）1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4

2、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm，则产生该波长的两能级之间的能量间隔约为 cm-1。

（A）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000

3、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109

4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C

第一章 激光的原理及技术基础

1、激光的特点：高方向性（空间相干性），高单色性（时间相干性），高相干性，高亮度。

2、激光产生的必要条件是：粒子数反转条件。粒子数反转指的是上能级的粒子数大于下能级的粒子数。另外，还需要谐振腔，以及增益大于或等于损耗。 3、激光输出的平面发散角与光束的衍射角的关系。发散角的公式。

4、不同类型和不同特点的激光器的结构不同，但是基本结构是一样的，都是由激光工作物质、泵浦源和光学谐振腔三大部分组成。

5、明确三者的作用：激光工作物质是产生粒子数反转的物质；泵浦源是使工作物质产生粒子数反转；光学谐振腔在激光器中所起的作用是提供正反馈和激光输出，还对振荡光束的方向和频率进行限制。 6、谐振腔的稳定性条件：0?J1J2?1，其中J??1???L??。满足0?J1J2?1条件的R?腔称为稳定腔；满足J1J2?1或J1J2?0条件的腔称为非稳腔，如双凸腔，平—凸腔；满足J1J2?0或J1J2?1条件的腔称为临界腔，如对称共焦腔，平行平面腔和共心腔。

7、激光振荡模式分为纵模和横模。相邻的纵模间的频率间隔为??q?c2?L。激

光器中可能出现的纵模数与两个因素有关：一是原子（分子和离子）自发发射的荧光线宽??F，??F越大

《激光原理与技术》习题一

班级 序号 姓名 等级

一、选择题

1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。 （A）1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4

2、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm，则产生该波长的两能级之间的能量间隔约为 cm-1。

（A）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000

3、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109

4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C