激光入門知識
一、激光產(chǎn)生原理
1.普通光源的發(fā)光——受激吸收和自發(fā)輻射
普通常見光源的發(fā)光(如電燈、火焰、太陽等地發(fā)光)是由于物質(zhì)在受到外來能量(如光能、電能、熱能等)作用時,原子中的電子就會吸收外來能量而 ..
3.半導(dǎo)體激光器
半導(dǎo)體激光器是以半導(dǎo)體材料作為工作介質(zhì)的。目前較成熟的是砷化鎵激光器,發(fā)射840nm的激光。另有摻鋁的砷化鎵、硫化鉻硫化鋅等激光器。激勵方式有光泵浦、電激勵等。這種激光器體積小、質(zhì)量輕、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單而堅固,特別適于在飛機、車輛、宇宙飛船上用。在70年代末期,由于光纖通訊和光盤技術(shù)的發(fā)展大大推動了半導(dǎo)體激光器的發(fā)展。 4.液體激光器 常用的是染料激光器,采用有機染料最為工作介質(zhì)。大多數(shù)情況是把有機染料溶于溶劑中(乙醇、丙酮、水等)中使用,也有以蒸氣狀態(tài)工作的。利用不同染料可獲得不同波長激光(在可見光范圍)。染料激光器一般使用激光作泵浦源,例如常用的有氬離子激光器等。液體激光器工作原理比較復(fù)雜。輸出波長連續(xù)可調(diào),且覆蓋面寬是它的優(yōu)點,使它也得到廣泛應(yīng)用。 四、激光簡史和我國的激光技術(shù) 自愛因斯坦1917年提出受激輻射概念后,足足經(jīng)過了40年,直到1958年,美國兩位微波領(lǐng)域的科學(xué)家湯斯(C.H.Townes)和肖洛(A.I.Schawlaw)才打破了沉寂的局面,發(fā)表了著名論文《紅外與光學(xué)激射器》,指出了受激輻射為主的發(fā)光的可能性,以及必要條件事實現(xiàn)“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”。他們的論文史在光學(xué)領(lǐng)域工作的科學(xué)家馬上興奮起來,紛紛提出各種實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的實驗方案,從此開辟了嶄新的激光研究領(lǐng)域。 同年蘇聯(lián)科學(xué)家巴索夫和普羅霍羅夫發(fā)表了《實現(xiàn)三能級粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和半導(dǎo)體激光器建議》論文,1959年9月湯斯又提出了制造紅寶石激光器的建議……1960年5月15日加州休斯實驗室的梅曼(T.H.Maiman)制成了世界上第一臺紅寶石激光器,獲得了波長為694.3nm的激光。梅曼是利用紅寶石進體做發(fā)光材料,用發(fā)光密度很高的脈沖氙燈做激發(fā)光源(如圖所示),實際他的研究早在1957年就開始了,多年的努力終于活動了歷史上第一束激光。1964年,湯斯、巴索夫和普羅霍夫由于對激光研究的貢獻分享了諾貝爾物理學(xué)獎。 中國第一臺紅寶石激光器于1961年8月在中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械研究所研制成功。這臺激光器在結(jié)構(gòu)上比梅曼所設(shè)計的有了新的改進,尤其是在當(dāng)時我國工業(yè)水平比美國低得多,研制條件十分困難,全靠研究人員自己設(shè)計、動手制造。在這以后,我國的激光技術(shù)也得到了迅速發(fā)展,并在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1987年6月,1012W的大功率脈沖激光系統(tǒng)——神光裝置,在中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所研制成功,多年來為我國的激光聚變研究作出了很好的貢獻。 |
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