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《激光的发展史》PPT课件.ppt
4/21/2019
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在1959年9月召开的第一次国际量子电子 会议上,肖洛提出了用红宝石作为激光的工 作物质。不久,肖洛又具体地描述了激光器 的结构:“固体微波激射器的结构较为简单, 实质上,它有一棒(红宝石),它的一端可 作全反射,另一端几乎全反射,侧面作光抽 运。”遗撼的是,肖洛没有得到足够的光能 量使粒子数反转,因而没获成功 科学家迈曼(T.H.Maiman)巧妙地利用氙 灯作光抽运,从而获得粒子数反转。于是, 1960年6月,在Rochester大学,召开了一个 有关光的相干性的会议,会议上,迈曼成功 地操作了一台激光器。7月份,迈曼用红宝 石制成的激光器被公布于众。至此,世界上 第一台激光器宣告诞生 我国于1961年研制出第一台激光器
激光的发展史
方昶
4/21/2019
激光产生过程
• • • 1、介质分子在外来能量的激发下跃迁到可以产生受激辐射的能级。 2、一些在高能级的介质分子随机跃迁到低能级,并发射出一个光子。 3、由于该能级可以产生受激辐射,所以在该光子击中另一个处于该能级的介质分子 时,该介质分子产生受激辐射现象。即受入射光子的激发而从该能级跃迁至低能级, 同时发射出一个和入射光子一模一样的光子。 4、以上过程在谐振腔内进行,谐振腔两端是两块平行放置的反射镜,反射镜间距是 受激辐射波长的整数倍。以使得只有完全垂直于两块反射镜的辐射被选择留下。 5、被选择方向上的辐射不断增殖形成相干性非常好的激光光束。跃迁到低能级的介 质分子在外来能量的激发下重新回到高能级,保证持续提供可激发的介质分子。 6、谐振腔的一端放置的反射镜有一定的透射率,通过此端反射镜透射出来的光束就 是我们可以使用的激光束。
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当时,哥仑比亚大学有一个由汤 斯(C.H.Townes)领导的辐射实验 小组,他们一直从事电磁方面以及 毫米辐射波的研究。1951年,汤斯 提出了微波激射器(Maser全称 Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 的概念。经过几年的努力,1954年 汤斯和他的助手高顿(J. Cordon)、 蔡格(H. Zeiger)发明了氨分子束微 波激射器并使其正常运行。这为以 后激光器的诞生奠定了基础。
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50多年来,激光技术与应用发展迅猛, 已与多个学科相结合形成多个应用技 术领域,比如光电技术,激光医疗与 光子生物学,激光加工技术,激光检 测与计量技术,激光全息技术,激光 光谱分析技术,非线性光学,超快激 光学,激光化学,量子光学,激光雷 达,激光制导,激光分离同位素,激 光可控核聚变,激光武器等等。这些 交叉技术与新的学科的出现,大大地 推动了传统产业和新兴产业的发展
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20世纪30年代,人们 只对无线电波和微波 有较深研究。科学家 们把无线电波波长缩 短到十米以内,使得 世界性的通讯成为可 能。
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随着速调管和空穴磁控管的发 明,科学家便对厘米波的性质进行 研究。二次世界大战中,由于射频 和光谱学的发展,辐射波和原子只 间的联系又重新被强调。大战期间, 科学家们发明并研制了雷达(战争 对雷达的制造起了推动的作用)。 从技术本身来说,雷达是电磁波向 超短波、微波发展的产物。大战以 后,科学家又开创了微波波谱学, 目的是探索光谱的微波范围并把其 推广到更短的波长。
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Байду номын сангаас
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肖洛长期从事光谱学研究。谐振腔的 结构,就是从法——珀干涉仪那里得到 启示的。正如肖洛自己所说:“我开 始考虑光谐振器时,从两面彼此相向 镜面的法——珀干涉仪结构着手研究, 是很自然的。”实际上,干涉仪就是 一种谐振器。肖洛在贝尔电话实验室 的七年中,积累了大量数据,于1958 年提出了有关激光的设想。 同年,许多实验室开始研究激光器的 可能材料和方法,用固体作为工作物 质的激光器的研究工作开始。
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1958年,肖洛 (A.L.Schawlow)与汤 斯合作,率先发表了 在可见光频段工作的 激射器的设计方案和 理论计算。这又将激 光研究推上了一个新 阶段。
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1916年爱因斯坦提出受激辐射 的概念 • 1940年前后就有人在研究气体 放电实验中,观察到粒子反转 现象 • 按当时的实验技术基础,就具 备建立某种类型的激光器的条 件,但没有人把受激辐射,粒 子数反转,谐振腔联系在一起 加以考虑。直到肖络开始研究 激光器。 •