激光原理与技术·原理部分课程简介1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.1激光简史1.2激光的发展1.2激光的发展1.2激光的发展1.2激光的发展1.2激光的发展1.2激光的发展1.2激光的发展1.3激光的应用1.3激光的应用1.3激光的应用1.3激光的应用1.3激光的应用1.3激光的应用1.3激光的应用1.3激光的应用激光原理与技术·原理部分2.0理论体系2.0理论体系2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.1激光产生的机理2.2激光的特性任意电磁场可以看作是一系列单色平面电磁波的线性叠加，这些单色平面电磁波用波矢来标识；也可以将任意电磁场视为一系列与单色平面电磁波等效的电磁波本征模式的线性叠加；本征模式的能量、动量具有量子化特性，即能量为基本能量的整数倍，动量为基本动量的整数倍。具有基本能量和基本动量的物质单元称为属于第个本征模式的光子。2.2激光的特性2.2激光的特性2.2激光的特性2.2激光的特性2.2激光的特性2.2激光的特性2.2激光的特性激光的特性1、激光的空间相干性与方向性方向性越好、空间相干性程度越高方向性（发散角）受衍射极限的限制2、激光的时间相干性与单色性单色性越好、相干时间越长3、激光的高强度光子简并度——处于同一模式中的光子数目激光器可以产生很高的单模功率，即高光子简并度激光原理与技术·原理部分2.5典型激光器介绍2.5典型激光器介绍2.5典型激光器介绍固体激光器的泵浦系统固体激光工作物质是绝缘晶体，一般都采用光泵浦激励。目前的泵浦光源多为工作于弧光放电状态的惰性气体放电灯。泵浦光源应当满足两个基本条件。常用的泵浦灯在空间的辐射都是全方位的，因而固体工作物质一般都加工成圆柱棒形状，所以为了将泵浦灯发出的光能完全聚到工作物质上，必须采用聚光腔。右图所示的椭圆柱聚光腔是小型固体激光器中最常采用的聚光腔，它的内表面被抛光成镜面，其横截面是一个椭圆。固体激光器的泵浦系统还要冷却和滤光。常用的冷却方式有液体冷却、气体冷却和传导冷却等，其中以液冷最为普遍。泵浦灯和工作物质之间插入滤光器件滤去泵浦光中的紫外光谱。固体激光器的基本特性能量转换效率低，要经过电、光、原子、激光的途径来形成受激辐射放大；运行方式有连续、脉冲、调Q、放大、调制等；输出光谱有数千条，覆盖了可见光、近红外光、紫外（利用晶体实现倍频）；输出峰值功率极高（锁模）---太瓦、飞秒；QuantelFrequency-DoubledNd-YAG2.5典型激光器介绍2.5典型激光器介绍2.5典型激光器介绍封离式CO2激光器结构示意图2.5典型激光器介绍分段石墨结构Ar+激光器示意图2.5典型激光器介绍自由电子激光器1.自由电子激光器的工作物质是自由电子束，它和普通激光器的根本区别在于：辐射不是基于原子、分子或离子的束缚电子能级间的跃迁。自由电子激光器的工作原理磁韧致辐射带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用会作加速运动，从而产生辐射，当速度接近光速的电子作圆周运动时，将会辐射出光子，由于这种辐射是1947年在同步加速器上被发现的，因而被命名为同步辐射（Synchrotronradiation）；切伦科夫辐射当电子在介质中运动时，如果它们的速度比光在介质中的相速度大，电子也会产生光辐射，其波长随着电子速度而变化，虽然光很弱，但却是单色性很好的辐射光。2.5典型激光器介绍2.5典型激光器介绍激光原理与技术·原理部分3.0光线的传播3.0光线的传播3.1简单光学元件光线传输矩阵f>0，相对于凸透镜f<0，相对于凹透镜3.2复杂光学系统光线传输矩阵习题激光原理与技术·原理部分4.1透镜波导光线稳定条件同理，从N面到S面的光线传播情况4.1透镜波导光线稳定条件将矩阵形式的传播方程写成方程组的形式可得到递推关系该式为决定光线在双周期透镜波导内传播规律的差分方程，等价于微分方程：该方程具有的解，用作为试探解对差分方程进行试探，可得到：4.1透镜波导光线稳定条件4.1球面反射镜腔光线稳定条件4.1球面反射镜腔光线稳定条件4.1球面反射镜腔光线稳定条件1.薄透镜的聚焦机理一单色平面波，经过薄