激光原理與技術(shù)PPT(很全面)1contents目錄激光基本原理激光器類型及技術(shù)激光束特性及控制技術(shù)激光與物質(zhì)相互作用激光測(cè)量與檢測(cè)技術(shù)激光通信與信息處理技術(shù)激光安全與防護(hù)技術(shù)201激光基本原理3

光的自發(fā)輻射與受激輻射自發(fā)輻射原子或分子在沒(méi)有外界作用下，由于自身能級(jí)的不穩(wěn)定性而自發(fā)地從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，同時(shí)發(fā)射出一個(gè)光子的過(guò)程。受激輻射原子或分子在外界光子的作用下，從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，同時(shí)發(fā)射出一個(gè)與入射光子完全相同的光子的過(guò)程。區(qū)別與聯(lián)系自發(fā)輻射是隨機(jī)的，而受激輻射是確定的；自發(fā)輻射產(chǎn)生的光是非相干的，而受激輻射產(chǎn)生的光是相干的。4光放大當(dāng)外來(lái)光信號(hào)通過(guò)激光工作物質(zhì)時(shí)，受激輻射產(chǎn)生的光子與入射光子具有相同的頻率、相位、傳播方向和偏振狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的放大。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)在激光工作物質(zhì)中，高能級(jí)上的粒子數(shù)多于低能級(jí)上的粒子數(shù)，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。實(shí)現(xiàn)方法通過(guò)泵浦源提供能量，使激光工作物質(zhì)中的粒子被激發(fā)到高能級(jí)，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)與光放大5實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布；滿足閾值條件，即增益大于損耗。產(chǎn)生條件特性應(yīng)用領(lǐng)域方向性好，亮度高，單色性好，相干性好。激光加工、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光通信、激光治療等。030201激光的產(chǎn)生與特性602激光器類型及技術(shù)7使用摻雜稀土元素的晶體作為增益介質(zhì)，如Nd:YAG激光器。晶體激光器以玻璃作為基質(zhì)材料，通過(guò)摻雜稀土元素實(shí)現(xiàn)激光輸出，如磷酸鹽玻璃激光器。玻璃激光器利用摻雜稀土元素的光纖作為增益介質(zhì)，具有高效率、緊湊性和良好的光束質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。光纖激光器固體激光器8利用CO2分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷產(chǎn)生激光，主要用于工業(yè)切割和焊接。CO2激光器以氦氣和氖氣作為工作氣體，產(chǎn)生紅色可見(jiàn)光激光，常用于精密測(cè)量和準(zhǔn)直。He-Ne激光器以氬氣作為工作氣體，產(chǎn)生多波長(zhǎng)激光輸出，用于彩色顯示和光譜分析等領(lǐng)域。Ar+激光器氣體激光器9使用有機(jī)染料作為增益介質(zhì)，通過(guò)泵浦光激發(fā)染料分子產(chǎn)生激光，具有寬調(diào)諧范圍和短脈沖輸出能力。染料激光器利用高功率激光束照射含有氘、氚等聚變?nèi)剂系陌型?，?shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，是慣性約束聚變研究的重要手段。液體激光核聚變液體激光器10電流注入半導(dǎo)體PN結(jié)，電子與空穴復(fù)合釋放能量形成激光輸出，具有體積小、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。采用垂直腔面發(fā)射結(jié)構(gòu)，具有低閾值電流、圓形光束和易于集成等特點(diǎn)，適用于光通信和光互連等領(lǐng)域。半導(dǎo)體激光器面發(fā)射半導(dǎo)體激光器邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器1103激光束特性及控制技術(shù)1203激光束的聚焦技術(shù)探討實(shí)現(xiàn)激光束高質(zhì)量聚焦的方法和技術(shù)，如自適應(yīng)光學(xué)、波前控制等。01激光束的傳輸特性闡述激光束在自由空間、光纖等傳輸介質(zhì)中的傳輸特性，包括衍射、散射、吸收等現(xiàn)象。02激光束的聚焦原理介紹透鏡、反射鏡等光學(xué)元件對(duì)激光束的聚焦作用，以及高斯光束、平頂光束等不同類型激光束的聚焦特性。激光束的傳輸與聚焦13介紹評(píng)價(jià)激光束質(zhì)量的常用參數(shù)，如光束直徑、發(fā)散角、光強(qiáng)分布等。激光束質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)闡述實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬等方法在激光束質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。激光束質(zhì)量評(píng)價(jià)方法分析激光束質(zhì)量對(duì)激光加工、光通信、激光雷達(dá)等應(yīng)用的影響。激光束質(zhì)量對(duì)應(yīng)用的影響激光束的質(zhì)量評(píng)價(jià)14激光束整形技術(shù)介紹將激光束整形為特定形狀（如平頂、環(huán)形等）的原理和方法，以及整形后激光束的特性。激光束控制與整形的應(yīng)用闡述激光束控制與整形在材料加工、生物醫(yī)學(xué)、光通信等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。激光束控制技術(shù)探討通過(guò)光學(xué)元件、機(jī)械裝置等手段對(duì)激光束進(jìn)行控制的原理和方法。激光束的控制與整形1504激光與物質(zhì)相互作用16激光與物質(zhì)相互作用的機(jī)理包括光熱作用、光電效應(yīng)、光化學(xué)效應(yīng)等。激光與物質(zhì)相互作用的特點(diǎn)如高能量密度、高亮度、高方向性等。激光束在物質(zhì)中的傳播包括反射、折射、吸收和散射等現(xiàn)象。激光與物質(zhì)相互作用的基本過(guò)程17123通過(guò)高能激光束對(duì)材料進(jìn)行加熱、熔化、汽化或達(dá)到其他物理或化學(xué)變化，以實(shí)現(xiàn)加工目的。激光加工的基本原理包括切割、焊接、打孔、打標(biāo)、表面處理等。激光加工的應(yīng)用領(lǐng)域如高精度、高效率、無(wú)接觸加工等。激光加工的優(yōu)勢(shì)激光加工原理及應(yīng)用18利用激光的高能量密度和生物效應(yīng)，對(duì)生物組織進(jìn)行照射，以達(dá)到治療疾病的目的。激光治療激光診斷激光手術(shù)生物醫(yī)學(xué)成像利用激光的高靈敏度和特異性，對(duì)人體組織進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和分析，以輔助醫(yī)學(xué)診斷。利用激光的高精度和可控性，進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)操作，如眼科手術(shù)、皮膚科手術(shù)等。利用激光的高亮度和方向性，對(duì)人體內(nèi)部組織進(jìn)行光學(xué)成像，以輔助醫(yī)學(xué)診斷和治療。激光在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用1905激光測(cè)量與檢測(cè)技術(shù)20利用激光的相干性，通過(guò)干涉條紋的變化來(lái)測(cè)量物理量，如長(zhǎng)度、角度、折射率等。干涉原理干涉測(cè)量技術(shù)具有極高的測(cè)量精度，可達(dá)到納米級(jí)別。測(cè)量精度廣泛應(yīng)用于光學(xué)表面反射相移測(cè)量、光學(xué)表面反射相移測(cè)量等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域激光干涉測(cè)量技術(shù)21多普勒效應(yīng)當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的波的頻率會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。測(cè)速原理利用激光照射運(yùn)動(dòng)物體，通過(guò)測(cè)量反射光的多普勒頻移來(lái)計(jì)算物體速度。應(yīng)用領(lǐng)域適用于氣體、液體和固體等多種介質(zhì)的流速測(cè)量，如風(fēng)速測(cè)量、血流速度測(cè)量等。激光多普勒測(cè)速技術(shù)22不同物質(zhì)具有不同的光譜特征，通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的光譜信息可以分析其成分和性質(zhì)。光譜原理包括激光拉曼光譜分析、激光熒光光譜分析等，可用于物質(zhì)的定性、定量分析。分析方法廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域，如藥物分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。應(yīng)用領(lǐng)域激光光譜分析技術(shù)2306激光通信與信息處理技術(shù)24大氣傳輸特性01研究大氣對(duì)激光傳輸?shù)挠绊?，包括大氣吸收、散射、折射等效?yīng)。調(diào)制與解調(diào)技術(shù)02探討激光大氣通信中的調(diào)制方式，如振幅調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制等，以及相應(yīng)的解調(diào)方法。信道編碼與差錯(cuò)控制03分析信道編碼在激光大氣通信中的作用，研究差錯(cuò)控制編碼的原理和方法。激光大氣通信技術(shù)25光纖傳輸原理介紹光纖通信系統(tǒng)的基本組成，包括光源、光檢測(cè)器、光纖和光放大器等。光纖通信系統(tǒng)組成光纖通信新技術(shù)探討光纖通信領(lǐng)域的新技術(shù)，如波分復(fù)用、光時(shí)分復(fù)用和光碼分多址等。闡述光纖傳輸?shù)幕驹?，包括光的全反射、光纖的數(shù)值孔徑和傳輸模式等。光纖通信技術(shù)基礎(chǔ)26分析激光在信息存儲(chǔ)中的應(yīng)用，如光盤(pán)存儲(chǔ)、全息存儲(chǔ)和光致變色存儲(chǔ)等。激光存儲(chǔ)技術(shù)探討激光打印的原理和關(guān)鍵技術(shù)，包括激光掃描、感光鼓成像和墨粉轉(zhuǎn)印等。激光打印技術(shù)研究激光顯示在信息處理和顯示領(lǐng)域的應(yīng)用，如激光投影、激光電視和激光照明等。激光顯示技術(shù)激光在信息存儲(chǔ)與處理中的應(yīng)用2707激光安全與防護(hù)技術(shù)28激光對(duì)眼睛的危害激光束直接照射眼睛，可能導(dǎo)致視網(wǎng)膜燒傷、視力下降甚至失明。防護(hù)措施包括佩戴合適的激光防護(hù)眼鏡，避免直接觀看激光束。激光對(duì)皮膚的危害激光照射皮膚可能導(dǎo)致燒傷、色素沉著、皮膚癌等。防護(hù)措施包括穿戴防護(hù)服、使用防曬霜等。激光對(duì)眼睛和皮膚的危害及防護(hù)29激光安全標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）等制定了激光安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)激光產(chǎn)品的分類、標(biāo)識(shí)、使用等做出了規(guī)定。防護(hù)措施使用激光產(chǎn)品時(shí)應(yīng)遵守安全標(biāo)準(zhǔn)，如佩戴防護(hù)眼鏡、設(shè)置安全警示標(biāo)識(shí)