PDF《第二节》

四、 激光的特点 ?空间相干性好 激光波面上各个点可以 1.相干性极好 ?时间相干性好 2.方向性极好 投射到月球(38万公里)光斑直径仅约 相干长度可达几十公里 做到都是相干的(如基横模) 发散角可小到 ?

10 -4red(?0.1′) 2公里 测地―月距离精度达几厘米 脉冲瞬时功率可达~10

14 W 3.亮度和强度极高 太阳 B

10 10 ~ 光源亮度: ? S p B ? ? ? ? = 强度:聚焦状态可达到

2 17 W/cm

10 > I Sr m W

10 2

16 ? 亮度: B > ?S ?p ?? 可产生108K的高温 引起核聚变 高压 直流电源 工作物质:氖气 激励方式:直流气体放电 1. 氦氖激光器 电子经电场加速后,与He 碰撞.处于激发态的 He 与Ne 碰撞,把能量传递给 Ne,使它在亚稳态(3s、2s)和 激发态(3p、2p)之间形成反转分布. 六. 几种常见的激光器 红宝石 触发高压 直流电源 限流电阻 2. 红宝石激光器 工作物质:红宝石中的Cr+3 激励能源:脉冲氙灯 脉冲氙灯发出的光照射红宝石,使得Cr+3 在亚稳态和基态 之间形成反转分布. 椭圆柱面 脉冲 氙灯

五、应用 ?利用激光高强度 良好的聚焦性(平行性) 刻制光栅等 绘制集成电路图 如芯片电路的准确分割 切割(连续打孔): 调节精密电阻 迅速 非接触 可在空气中进行 焊接(烧熔): 可加工硬质合金钻石等 钻孔(烧穿): 加工: 效率高 激光的应用已遍及科技、工农业、医疗、军事、 生活等各个领域,这里只列举几个方面: 测量: 准直、测距等 医疗: 激光手术刀 血管内窥镜 治癌等 军事: 激光制导 激光炮等 核技术:激光分离同位素 (还利用了频率准确的特点) 激光核聚变 (107109K, 氘氚小弹丸)等 激光雷达(分辨率高,可测云雾)等 ?利用激光极好的相干性: 测量: 精密测长、 测角, 测流速 (10-5―104m/s) 定向(激光陀螺) 测电流电压(磁光效应) 准确测定光速 c(定义1m=c /299752458) 全息技术:全息存储 全息测量 全息电影 全息摄影等 抗干扰性强 探测: 微电子器件表面探测 (激光原子力 显微镜可测25个原子厚度的起伏变化) 单原子探测 (利用光谱分析能测出1020 个原子中的一个原子) 激光光纤通讯: 载波频率高(10111015Hz) 信息容量大 清晰 功耗小 分子雷达 (可探测活细胞内的新陈代谢过程) 实验中采用大功率(1014KW)钕玻璃激光器 核聚变实验的六路真空靶室 C.H.Townes A.M.Prokhorov N.G.Basov 汤斯1954年在量子电子学研究中实现了氨分子的粒子数反转,研制了 微波激射器和激光器;

普罗霍洛夫和巴索夫1958年几乎同时在量子电子学 的基础研究中,根据微波激射器和激光器原理研制了振荡器和放大器.以 上工作导致了激光器的发明. The Nobel Prize in Physics

1964 激光核聚变 这是激光NOVA靶室,在靶室内十束激光同时聚向 一个产生核聚变反应的小燃料样品上,引发核聚变. 激光加工― 6KW CO2 激光加工机 在进行金属表面 涂敷合金粉末的 作业 激光焊接 高能激光(能产生约5500 oC的高温) 把大块硬质材料焊接在一起 用脉冲的染料激光(波长585nm)处理皮肤色素沉着 处理前 处理后 用激光使脱落的视网膜再复位 (目前已是常规的医学手术)