第四章激光技术 第一节特殊光源的诞生 、爱因斯坦的理论贡献 激光是一种特殊性能的光。1917 年,爱因斯坦提出了受激辐射的概念。 Eoh 受激辐射具有非常独特的性质:受激 hy 辐射产生的光的振动频率、偏振方向 和传播方向都和引发产生受激辐射的· 光子完全一样。 受激辐射原理 二、第一束激光的获得 1958年,美国科学家肖洛和汤斯发表了“红外区和光学激射 器”的论文,指出了实现以受激辐射为主的可能性,并给出了实 现这个愿望需要满足的条件,为激光研究领域翻开了新的篇章。 1960年5月15日,美国加利福尼亚州休斯实验室的“梅曼”宣布 以红宝石晶体做发光材料,用脉冲氙灯做激发光源,获得了波长 为06943微米的激光。同年7月7日,该公司宣布激光器诞生。激 光被称为20世纪最重大的科学发现之
第四章 激光技术 第一节 特殊光源的诞生 一、爱因斯坦的理论贡献 激光是一种特殊性能的光。1917 年，爱因斯坦提出了受激辐射的概念。 受激辐射具有非常独特的性质：受激 辐射产生的光的振动频率、偏振方向 和传播方向都和引发产生受激辐射的 光子完全一样。 二、第一束激光的获得 1958年，美国科学家肖洛和汤斯发表了“红外区和光学激射 器”的论文，指出了实现以受激辐射为主的可能性，并给出了实 现这个愿望需要满足的条件，为激光研究领域翻开了新的篇章。 1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的“梅曼”宣布 以红宝石晶体做发光材料，用脉冲氙灯做激发光源，获得了波长 为0.6943微米的激光。同年7月7日，该公司宣布激光器诞生。激 光被称为20世纪最重大的科学发现之一 • E2 •• hv hv • E1 • 受激辐射原理 •
·梅曼图片 梅曼,美国物理学家。 红宝石激光器 1960年梅曼研制成功世界上第一台可实际应用的红宝石激光器。 它标志着激光技术的诞生
• 梅曼图片
钱学森为“激光”取名 激光的愿意是“受激发射的辐射光放大” ( LASER),音译“莱塞”。台湾及新加坡、马来西 亚等地的华人学术界则音译为“雷射或镭射” 1964年10月,著名科学家钱学森提议称为“激光” 四、我国激光的发展 1961年8月,中国第一台激光器—“小球照明红宝石” 在中国科学院长春光学精密机械研究所诞生,设计师是 王之江教授,中国光学界尊称他为“中国激光之父”。 钱学春 王之江
三、钱学森为“激光”取名 • 激光的愿意是“受激发射的辐射光放大” （LASER），音译“莱塞” 。台湾及新加坡、马来西 亚等地的华人学术界则音译为“雷射或镭射” • 1964年10月，著名科学家钱学森提议称为“激光” 。 四、我国激光的发展 • 1961年8月，中国第一台激光器—“小球照明红宝石” 在中国科学院长春光学精密机械研究所诞生，设计师是 王之江教授，中国光学界尊称他为“中国激光之父” 。 钱学森 王之江
1963年,中国计量研究所开始激光稳频的研究。稳频激光 器,是建立激光频标—“尺子”的基础。1978年研究成功的氦 氖(HeNe)激光器,其稳定度和再现性都非常高。1980年又 研制成功“碘稳频激光器”,波长为612纳米(1nm=10m), 该波长被第17界国际计量大会通过,作为实现新长度单位“米” 的国际波长标准,确定了光速统一标准,C=299792458米/秒。 1987年,中科院西安光机所研制成功“环形染料激光器”, 脉冲宽度仅19飞秒(10-15秒),创造了世界窄光脉冲的最新记录; 1989年,又研制成功脉冲宽度仅21~500飞秒的连续可调激光器, 超过了美国贝尔实验室的水平。1987年,中科院上海光机所建立 了1兆兆瓦(1012瓦)大型高功率激光系统—神光装置,为我国 的激光核聚变研究提供了强光源。 1993年,北京大学研究成功“自由电子激光器”,其波长覆 盖从微波、红外、可见光、紫外及X射线的一个很宽的电磁辐射波 段。自由电子激光器可用于治疗人类的死敌一癌症;可用于分 离同位素,如生产同位素铀—235,为核电站提供原料。 1998年,吉林大学物理系高锦岳教授在“无粒子数反转条件 下的光放大”研究方而取得了成功,为新刑激光器的发展尊定
• 1963年，中国计量研究所开始激光稳频的研究。稳频激光 器，是建立激光频标——“尺子”的基础。1978年研究成功的氦— 氖（He—Ne）激光器，其稳定度和再现性都非常高。 1980年又 研制成功“碘稳频激光器” ，波长为612纳米（1nm=10-9m）， 该波长被第17界国际计量大会通过，作为实现新长度单位“米” 的国际波长标准，确定了光速统一标准，C=299792458米/秒。 • 1987年，中科院西安光机所研制成功“环形染料激光器” ， 脉冲宽度仅19飞秒（10-15秒），创造了世界窄光脉冲的最新记录； 1989年，又研制成功脉冲宽度仅21～500飞秒的连续可调激光器， 超过了美国贝尔实验室的水平。1987年，中科院上海光机所建立 了1兆兆瓦（1012瓦）大型高功率激光系统——神光装置，为我国 的激光核聚变研究提供了强光源。 • 1993年，北京大学研究成功“自由电子激光器” ，其波长覆 盖从微波、红外、可见光、紫外及X射线的一个很宽的电磁辐射波 段。自由电子激光器可用于治疗人类的死敌——癌症；可用于分 离同位素，如生产同位素铀—235，为核电站提供原料。 • 1998年，吉林大学物理系高锦岳教授在“无粒子数反转条件 下的光放大”研究方面取得了成功，为新型激光器的发展奠定了 基础
第二节激光的特殊性能 1定向发光因为激光器的光学谐振腔具有选 择作用(只放大沿光轴运动的辐射),所以激光就像 一条直线,基本上只朝一个方向发射。激光的发射角 小于103—106弧度,称的上是严格的平行光 s=2ct 激光测距仪
第二节 激光的特殊性能 • 1.定向发光 —— 因为激光器的光学谐振腔具有选 择作用（只放大沿光轴运动的辐射），所以激光就像 一条直线，基本上只朝一个方向发射。激光的发射角 小于10-3—10-6弧度，称的上是严格的平行光。 • s=2ct 激光测距仪