激光原理及其应用

Southwest university of science and technology

本科课程设计（论文）

激光原理及其应用

学院名称 专业名称 学生姓名 学

号

国防科技学院 核工程与核技术

孙 宇

20090737

指导教师

吴凤娟 博士

二〇一二年六月

西南科技大学本科课程设计论文

激光原理及其应用

摘要：激光是由爱因斯坦于1917年提出光的受激辐射原理产生的。但直到1960年激光才被首次成功制造。它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展。激光具有有极好的方向性、极高的亮度和相干性。它对人类的社会活动产生广发而深刻的影响。它不仅广泛的应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类生产和生活许的多方面得到了大量的应用，包括工业、农业、医学、通信、国防等。与激光相关的产业已在全球形成了超过千亿美元的年产值。

本文简要的阐述了激光的基本原理，介绍了激光在各个领域的应用。 关键字：受激辐射；激光；激光原理；激光应用

西南科技大学本科课程设计论文

Laser principle and its application

Abstract: The laser light is produce by the theory of stimulated radiation proposed by Einstein in 1917. But it was not until the 1960 the Laser successfully produced for the first time. When it comes out, it won an unusually rapid development. The laser has excellent directional, high brightness and coherence. It has a wide and profound impact on human social activities. It is not only widely used in various frontiers of scientific and technological research, but also has been applied on the production and living of mankind in many ways, including industry, agriculture, medicine, communications, national defense and so on. And laser-related industries has brought over one hundred billion dollars every year in the world.

This article briefly described the basic principles of lasers, laser applications in various fields.

Keywords: stimulated radiation; laser; laser principle; laser applications

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目 录

第一章 激光产生原理 ........................................................................................................................ 1 1.1 激光产生的物质基础 ............................................................................................... 1 1.2 激光产生的原理和方法 ........................................................................................... 1 1.3 激光产生的特点 ....................................................................................................... 3 第二章 激光的应用 ............................................................................................................................. 4 2.1 常见激光器简介 ....................................................................................................... 4 2.2 激光加工技术 ........................................................................................................... 5 2.3 激光在医学中的应用 ............................................................................................... 6 2.4 激光在武器中的应用 ............................................................................................... 8 2.5 激光在通信中的应用 ............................................................................................... 8 2.6 激光测速 ................................................................................................................... 9 2.7 激光技术研究新进展 ............................................................................................... 9 结果与讨论 ........................................................................................................................................... 11 致谢 ........................................................................................................................................................ 12 参考文献 ............................................................................................................................................... 13

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第一章 激光产生原理

1.1激光产生的物质基础

处于激发态的原子中，电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出一个光子，这种辐射叫做自发辐射。自发辐射是不受外界辐射场影响的自发过程，各个原子在自发跃迁过程中是彼此无关的，不同原子产生的自发辐射光在频率、相位、偏振方向及传播方向都有一定的任意性。 因此自发辐射光是非相关的荧光，自发辐射光场的能量分布在一个很宽的频率范围内。普通光源的发光过程就是处于高能级的大量原子的自发辐射过程。

理论与实验都证明，激光的原理是受激辐射它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性（单色性与相干性意义相同）

图1受激辐射

当外来光子的频率满足hv=E1-E2时，使原子中处于高能级的电子在外来光子的激发下向低能级跃迁而发光。在光受激辐射的同时，光与物质还会发生受激吸收与自发辐射。自发辐射是不受外界辐射场影响的自发过程，各个原子在自发跃迁过程中是彼此无关的，不同原子产生的自发辐射光在频率、相位、偏振方向及传播方向都有一

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