绪 论 《激光原理》课程建设课题组.

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1 绪 论 《激光原理》课程建设课题组

2 一、激光产生的理论基础 理 论 基 础 爱因斯坦的光子学说（1905） 波粒二象性（1909） 辐射理论（1917）：提出了受激辐射的概
念，预测到光可以受激辐射放大，也就是激 光产生的可能性。 1924年R.C.Tolman指出：具有粒子数反转的 介质具有光学增益。

3 二、激光产生的实验基础 理 论 基 础 20世纪50年代美国科学家汤斯（Townes）以及前苏联的科学家普罗克霍洛夫（Prokhorov）等人分别独立发明了一种低噪声微波放大器，一种在微波波段的受激辐射放大器（Maser ）。 1958年美国科学家汤（Townes）和肖（Schawlow）制成受激辐射光放大器（Laser）。

4 二、激光产生的实验基础 1960年7月，美国休斯公司梅曼（Maiman）宣布制成了第一台红宝石激光器(Ruby laser)。
他在Nature(8月16日)发表了一个简短的通知。 1961年世界上第一台气体激光器--氦氖激光器问世 。 1962年发明了半导体激光器。 1966年第一台液体激光器--染料激光器问世。

5 二、激光产生的实验基础 外形尺寸小的只有头发丝直径的十分之一，大的则可以与大型房屋相比 。
激光种类繁多，性能差异大 外形尺寸小的只有头发丝直径的十分之一，大的则可以与大型房屋相比 。 光波长从远红外到X射线，从纳米（10-9m）到毫米（10-3m），覆盖了6个数量级 。 输出功率大到太瓦（1012W），小到纳瓦（10-9W），脉冲能量达到万焦（104J）。

6 二、激光产生的实验基础 世界上首台激光器出现后的第二年，我国科学家 邓锡铭、王之江制成我国第一台红宝石激光器。
在1961年11期《科学通报》上发表了相关论文称为“光学量子放大器”。 其后在我国科学家钱学森建议下，统一翻译为“激光”或“激光器”。

7 我国各类激光器研制情况 激光器的第一台 研制成功时间 研 制 人 红宝石激光器（我国第一台) 1961年11月 邓锡铭、 王之江 He-Ne激光器 1963年7月 邓锡铭等 掺钕玻璃激光器 1963年6月 干福熹 GaAs同质结半导体激光器 1963年12月 王守武 CO2分子激光器 1965年9月 王润文等

8 三、激光器的分类 分类 工作物质：固体激光器、气体激光器、染料激光器、化学激光器、离子激光器、原子激光器、半导体激光器、X射线激光器
输出功率：大功率激光器，低功率激光器 工作方式：短脉冲激光器、脉冲激光器、超短脉冲激光器、连续激光器 输出稳定性：稳频率激光器、稳功率激光器、稳方向激光器

9 四、激光的应用 激光优点与发展 功率大、易聚焦、高亮度、方向性好
激光技术与应用已与多个学科相结合，形成新兴的交叉学科，如光电子学、信息光学、激光光谱学、非线性光学、超快及光学、量子光学、光纤光学、信息光学、导波光学，激光医学、激光生物学、激光化学等 ，推动了传统产业和新兴产业的发展，使得激光器的应用范围扩展到几乎国民经济的所有领域。

10 四、激光的应用 激光新产品：激光干涉仪、激光测距仪、激光手术刀、激光医疗设备、激光打孔机、激光打标机、激光热处理设备、激光防伪商标、激光通信系统、光盘存储器以至于激光制导武器等等。 检测技术方面的应用：测长、测距、测速、测角、测量各种可以转换为光的物理量。 激光加工： 激光打孔、焊接、切割、热处理、表面改性与强化，乃至激光快速成型、激光清洗和激光微加工 医学应用：外科手术，激光幅照（皮肤科、妇产科），眼科手术，激光血照仪，视光学测量。

11 四、激光的应用 伴随着激光的广泛应用，激光技术也得到了很快的发展和推广。激光的稳频、选频，激光光束的变换，激光光学系统设计方法，激光的强度调制和相位调制，调Q技术和锁模技术等等都逐渐完善和成熟起来。 鉴于激光在现代科学技术中的如此重要作用，激光原理和它的各种应用技术已成为各行各业的技术人员都必须掌握的一门高新技术。本课程将从下面七个方面加以讨论。