激光器簡(jiǎn)史及光纖激光器簡(jiǎn)介.ppt

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激光器簡(jiǎn)史及光纖激光器簡(jiǎn)介,概要,激光器歷史概述激光器簡(jiǎn)史光纖激光器簡(jiǎn)史光纖激光器簡(jiǎn)介市場(chǎng)和應(yīng)用光纖激光器技術(shù)簡(jiǎn)介激光安全,什么是激光?,鐳射？,LASER,由受激輻射的光放大而產(chǎn)生的光（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）。,激光發(fā)展簡(jiǎn)史–50年,,激光發(fā)展簡(jiǎn)史–激光與諾貝爾獎(jiǎng),1900年，普朗克提出了能量量子化概念，因此獲得了1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)："inrecognitionoftheservicesherenderedtotheadvancementofPhysicsbyhisdiscoveryofenergyquanta".,1905年，愛(ài)因斯坦提出了光子假說(shuō)并成功解釋了光電效應(yīng)，并因此獲得了1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)："forhisservicestoTheoreticalPhysics,andespeciallyforhisdiscoveryofthelawofthephotoelectriceffect".,AlbertEinstein,MaxPlanck,激光發(fā)展簡(jiǎn)史–激光與諾貝爾獎(jiǎng),1913年，波爾借鑒了普朗克的量子理論提出了全新的原子結(jié)構(gòu)模型，因此獲得1922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)："forhisservicesintheinvestigationofthestructureofatomsandoftheradiationemanatingfromthem".,1917年，愛(ài)因斯坦在波爾的原子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出了波爾借鑒了普朗克的量子理論提出了受激輻射理論，為激光的出現(xiàn)奠定了理論的基礎(chǔ)該理論預(yù)言：光子和原子相互作用包含三種過(guò)程:自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射；提出在物質(zhì)與輻射場(chǎng)的相互作用中，構(gòu)成物質(zhì)的原子或分子可以在光子的激勵(lì)下產(chǎn)生光子的受激發(fā)射或吸收，預(yù)示了有可能利用受激發(fā)射實(shí)現(xiàn)光放大（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation—LASER）,NielsBohr,激光發(fā)展簡(jiǎn)史–激光與諾貝爾獎(jiǎng),1947年，蘭姆（Lamb）在氫原子光譜中發(fā)現(xiàn)了明顯的受激輻射，這是受激輻射第一次被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因此蘭姆獲得了1955年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)："forhisdiscoveriesconcerningthefinestructureofthehydrogenspectrum".,1950年，法國(guó)物理學(xué)家Kastler提出了光學(xué)泵浦的方法，兩年后該方法被實(shí)現(xiàn)。他因?yàn)樘岢隽诉@種利用光學(xué)手段研究微波諧振的方法而獲得1966年年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)："forthediscoveryanddevelopmentofopticalmethodsforstudyingHertzianresonancesinatoms".,AlfredKastler,WillisEugeneLamb,激光發(fā)展簡(jiǎn)史–激光與諾貝爾獎(jiǎng),1951年，Townes提出受激輻射微波放大，即MASTER的概念。,1954年，第一臺(tái)氨分子Master建成，首次實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，其主要作用是放大無(wú)線電信號(hào)，以便研究宇宙背景輻射。TOWNES由于在受激輻射放大方面的成就而獲得1964年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)："forfundamentalworkinthefieldofquantumelectronics,whichhasledtotheconstructionofoscillatorsandamplifiersbasedonthemaser-laserprinciple".,CharlesHardTownes,1952年，韋伯（F.Weber）在受激輻射討論會(huì)上得到啟示，產(chǎn)生了利用受激輻射誘發(fā)原子或分子，從而放大電磁波的想法。他提出了微波激射器的原理。,激光發(fā)展簡(jiǎn)史–史上最牛激光器,1958年，Schawlow和Townes在Physicsreviewletter上面發(fā)表論文“InfraredandOpticalMaster”,標(biāo)志著激光作為一全新事物登上了歷史舞臺(tái)。,1960年，休斯實(shí)驗(yàn)室的梅曼（Maiman）和蘭姆（Lamb）共同研制的紅寶石激光器發(fā)出了694.3nm的紅色激光，標(biāo)志著世上第一臺(tái)激光器的誕生。,激光器發(fā)展簡(jiǎn)史–60’s,1960年，BELL實(shí)驗(yàn)室制成了第一臺(tái)氦氖激光器；1961年，第一臺(tái)光纖激光器；1962年，第一臺(tái)GaAs半導(dǎo)體激光器；1963年，液體激光器；1964年，CO2氣體激光器；1964年，離子激光器；1964年，Nd:YAG固體激光器；1965年，HCL化學(xué)激光器；1966年，生物染料激光器。,中國(guó)第一臺(tái)激光器（1961）,國(guó)內(nèi)激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史,激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史之二,各種激光器的開發(fā)工作物質(zhì)：固體，氣體，染料，化學(xué)，離子，原子，半導(dǎo)體，X射線輸出功率：大功率，低功率工作方式：短脈沖，脈沖，超短脈沖，連續(xù)輸出穩(wěn)定性：穩(wěn)頻率，穩(wěn)功率，穩(wěn)方向激光模式：多波長(zhǎng)，單一模式,激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史之三,激光器在各個(gè)方面的應(yīng)用信息技術(shù)：激光通訊檢測(cè)技術(shù)：激光測(cè)距激光加工：激光打孔、激光切割、激光焊接醫(yī)學(xué)應(yīng)用：矯正近視、激光整容科學(xué)研究：激光核聚變,激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史之三,1969年：激光用于遙感勘測(cè)，激光被射向阿波羅11號(hào)放在月球表面的反射器，測(cè)得的地月距離誤差在幾米范圍內(nèi)。1971年:激光進(jìn)入藝術(shù)世界，用于舞臺(tái)光影效果，以及激光全息攝像。英國(guó)籍匈牙利裔物理學(xué)家DennisGabor憑借對(duì)全息攝像的研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)。1974年:第一個(gè)超市條形碼掃描器出現(xiàn)。1975年:IBM投放第一臺(tái)商用機(jī)光打印機(jī)。1978年:飛利浦制造出第一臺(tái)激光盤(LD)播放機(jī)，不過(guò)價(jià)格很高。1982年:第一臺(tái)緊湊碟片(CD)播放機(jī)出現(xiàn)，第一部CD盤是美國(guó)歌手BillyJoel在1978年的專輯52ndStreet。1983年:里根總統(tǒng)發(fā)表了“星球大戰(zhàn)”的演講，描繪了基于太空的激光武器。1988年:北美和歐洲間架設(shè)了第一根光纖，用光脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。1990年：激光用于制造業(yè)，包括集成電路和汽車制造。1991年:第一次用激光治療近視，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中第一次用激光制導(dǎo)導(dǎo)彈。1996年:東芝推出數(shù)字多用途光盤(DVD)播放器。2008年:法國(guó)神經(jīng)外科學(xué)家使用廣導(dǎo)纖維激光和微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)治療了腦瘤。2010年:美國(guó)國(guó)家核安全管理局(NNSA)表示，通過(guò)使用192束激光來(lái)束縛核聚變的反應(yīng)原料、氫的同位素氘(質(zhì)量數(shù)2)和氚(質(zhì)量數(shù)3)，解決了核聚變的一個(gè)關(guān)鍵困難。,激光技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史之三,發(fā)明了近百種不同類型的激光器件，其發(fā)明者都有完全不同的專業(yè)背景各種學(xué)科和技術(shù)應(yīng)用激光并形成了許多重要的交叉學(xué)科：如光電子學(xué)、激光光譜學(xué)、激光化學(xué)、非線性光學(xué)、激光全息術(shù)、激光生物醫(yī)學(xué)、激光計(jì)量、超快光電子學(xué)、激光加工處理......形成了一系列重要技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，光電子產(chǎn)業(yè)方興未艾,激光器應(yīng)用,激光器應(yīng)用,激光器應(yīng)用案例–打印機(jī),激光器應(yīng)用案例–打印機(jī),激光器應(yīng)用案例–視力矯正,激光器工作基本原理,激光的特性及分類,激光的特性一般通稱激光的四大特性為：,方向性好,亮度高,相干性好,單色性好,激光器的分類,激光器的分類:按照工作方式分類連續(xù)光激光器;脈沖激光器(調(diào)Q，鎖模，脈沖調(diào)制)按照波長(zhǎng)范圍分類紫外光；紫光；藍(lán)光；綠光；紅光；紅外；中紅外，遠(yuǎn)紅外...193nm,244nm,248nm,355nm,488nm,632nm,1064nm,1310nm,1550nm,2um,10.3um……按照工作物質(zhì)分類氣體激光器；固體激光器；液體激光器；半導(dǎo)體激光器；光纖激光器CO2激光器；Nd:YAG激光器；紅寶石；HeNe激光器；光纖激光器；氬離子激光器按照泵浦工作方式電泵浦；光泵浦；燈泵半導(dǎo)體泵浦（側(cè)泵4L:四能級(jí),Yb有源光纖能級(jí)結(jié)構(gòu)和吸收激射特性,YtterbiumElectronicstructure:4f145d06s2,,,,,,,,,CrossSectiondatafromNufern(),A,B,D,C,光纖激光器和光纖放大器,環(huán)形腔光纖激光器,Opticalspectrawithdifferentscanningspan,有源雙包層光纖技術(shù),雙包層光纖激光器-模式轉(zhuǎn)換,小NA大模場(chǎng)面積光纖設(shè)計(jì),小NA大模場(chǎng)面積光纖設(shè)計(jì),增加光纖中能量存儲(chǔ)能力;降低非線性效應(yīng);提高輸出功率利用低數(shù)值孔徑(NA)結(jié)構(gòu)減少光纖中模式數(shù)目;有源摻雜區(qū)集中在纖芯中間,對(duì)低階高斯模具有較大增益–限制高階模式獲得增益;折射率外環(huán)設(shè)計(jì)降低彎曲損耗。,一種窄線寬單頻光纖激光器,OpticalSpectraoftheFBGsusedinthefiberringlaser,Opticalspectrawithdifferentscanningspan,基于調(diào)Q激光器種子源的MOPA,脈沖高功率光纖激光器–種子源&多級(jí)放大結(jié)構(gòu),關(guān)鍵技術(shù)種子源脈沖調(diào)制高功率放大中的非線性抑制和ASE自激抑制電控系統(tǒng)的健壯性和智能保護(hù)熱處理和系統(tǒng)可靠性,關(guān)鍵光學(xué)器件半導(dǎo)體激光器有源光纖隔離器合束器光纖光柵,,脈沖高功率光纖激光器–種子源&多級(jí)放大結(jié)構(gòu),,,激光安全,激光安全標(biāo)簽,人眼結(jié)構(gòu),400-1400nm,1400nm,1400nm,視網(wǎng)膜灼傷,人眼傷害,脈沖激光器對(duì)人眼產(chǎn)生的傷害,激光對(duì)人眼的傷害的途徑,激光對(duì)皮膚造成的傷害,安全防護(hù)措施,定期安全培訓(xùn)提高安全防護(hù)意識(shí)，養(yǎng)成安全防護(hù)習(xí)慣佩戴安全防護(hù)眼鏡超過(guò)200mW的光路必須采用隔離措施,