光電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）中職全套PPT完整教學(xué)課件

第1章光電基礎(chǔ)知識.ppt第2章激光技術(shù).ppt第3章紅外技術(shù).ppt第4章光電轉(zhuǎn)換現(xiàn)象和圖象顯示器件.ppt第5章光纖通信技術(shù).ppt第6章光電技術(shù)的新發(fā)展.ppt技能訓(xùn)練.ppt光電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能全套PPT課件第1章光電基礎(chǔ)知識

1.1光電子技術(shù)概述

1.2

光學(xué)基礎(chǔ)知識

1.3

光電倍增管

技能訓(xùn)練1光電實(shí)訓(xùn)設(shè)備及場所參觀認(rèn)識實(shí)驗(yàn)

技能實(shí)訓(xùn)2光的雙縫干涉

技能實(shí)訓(xùn)3觀察光的偏振現(xiàn)象*技能實(shí)訓(xùn)4光電倍增管(PMT)暗電流的測試

本章小結(jié)

1.1光電子技術(shù)概述

光電子技術(shù)涉及到光電效應(yīng)和電光效應(yīng)。光能轉(zhuǎn)換成電能即光電效應(yīng)，電能轉(zhuǎn)換成光能即電光效應(yīng)，光電子技術(shù)是目前電子信息技術(shù)一個(gè)很重要的發(fā)展方向，用途廣泛。國防、工業(yè)、醫(yī)療、生活等各個(gè)方面都涉及到光電技術(shù)。如激光加工、醫(yī)療激光手術(shù)、激光照相、激光印刷、激光通信等，光纖通信、各類圖像顯示器、LED照明、紅外線應(yīng)用等都是光電技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例。第1章光電基礎(chǔ)知識1.2.1反射、全反射、折射1.2.2

光的偏振1.2.3

光的干涉1.2.4光的衍射1.2.5

光譜學(xué)基礎(chǔ)知識1.2.6

光電參數(shù)1.2光學(xué)基礎(chǔ)知識第1章光電基礎(chǔ)知識1.2.1反射、全反射、折射

2．光的折射

當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的交界面上時(shí)，有一部分光會產(chǎn)生反射，如果光線進(jìn)入到的第二種介質(zhì)的是不透明的，那么另一部分光會被吸收，但是如果光線進(jìn)入到的第二種介質(zhì)的是不透明的，比如從空氣中射入水中或者玻璃中，另一部分光就要進(jìn)入水中或者玻璃中傳播,光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫光的折射。光的反射

光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，叫做光的反射。

第1章光電基礎(chǔ)知識1.光的反射（1)反射現(xiàn)象圖1－5光的反射現(xiàn)象示意圖

光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，叫做光的反射。第1章光電基礎(chǔ)知識1.光的反射（2）光的反射定律圖1－6光的反射定律示意圖

反射光線與入射光線、法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；反射角θ出等于入射角θ入。如圖1－6所示為光的反射定律所示示意圖?？蓺w納為“三線共面，兩線分居，兩角相等”。θ入＝θ出

第1章光電基礎(chǔ)知識1.光的反射(3)兩種反射現(xiàn)象②漫反射反射面是粗糙平面或曲面，平行光經(jīng)界面反射后向各個(gè)不同的方向反射出去，即在各個(gè)不同的方向都能接收到反射光

（a）鏡面反射示意圖（b）漫反射示意圖①鏡面反射反射面是光滑平面（如鏡子），平行光線經(jīng)界面反射后沿某一方向平行射出,只能在某一方向接收到反射光線。第1章光電基礎(chǔ)知識1.光的反射（4）反射現(xiàn)象的應(yīng)用潛望鏡潛望鏡是利用相互平行且與水平方向成45°角的兩塊平面鏡兩次反射成像來觀察物體的

(a)潛望鏡反射原理(b)潛水艇上的潛望圖1－8潛望鏡原理第1章光電基礎(chǔ)知識2．光的折射（1)折射現(xiàn)象

圖1－9硬幣放入水中的折射現(xiàn)象

圖1－10水中的魚的折射現(xiàn)象硬幣的實(shí)際位置比從水面上看上去的深漁民叉魚時(shí)，要向看到的魚的前下方叉，方可捕到魚。

第1章光電基礎(chǔ)知識2．光的折射（2)折射定律

圖1－14光的折射定律設(shè)入射介質(zhì)的折射率為n1，折射面介質(zhì)的折射率為n2，入射角為θ1，折射角為θ2，則

sinθ1：sinθ2＝n1：n2

第1章光電基礎(chǔ)知識2．光的折射（3）光折射三種情況空氣水水空氣水空氣光從空氣斜射入水中光從水斜射入空氣中從空氣垂直射入水中第1章光電基礎(chǔ)知識2．光的折射（4）折射的應(yīng)用水中觀察空中敵機(jī)一架潛水艇中的軍事人員偵察到潛水艇上空有飛機(jī)飛行，軍事人員看到的飛機(jī)位置要比實(shí)際飛機(jī)的位置要高一些。圖1－15水中觀察空中敵機(jī)看到的實(shí)際位置第1章光電基礎(chǔ)知識2．光的折射（4）折射的應(yīng)用透鏡成像

（a）透鏡成像圖（b）折射式望遠(yuǎn)鏡（b）折射成像的照相機(jī)圖1－16透鏡折射成像應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識1.2.2光的偏振

3．偏振光的應(yīng)用(1)在攝影機(jī)光學(xué)鏡頭前加上偏振鏡消除反光(2)偏振鏡能夠調(diào)節(jié)天空亮度的影響，加用偏振鏡以后，藍(lán)天變得很暗，突出了藍(lán)天中的白云。(3)使用偏振鏡看立體電影光的偏振現(xiàn)象

這種振動方向與傳播方向垂直的波我們稱之為橫波。橫波有一個(gè)特性，就是它的振動是有極性的。如果一束光線都在同一方向上振動，我們就稱它們是偏振光

光的偏振性分類

光的按偏振性分為自然光、部分偏振光、完全偏振光

第1章光電基礎(chǔ)知識光的偏振（1）光的偏振現(xiàn)象

光波中的電振動矢量E和磁振動矢量H都與光的傳播速度v方向三者互相垂直。這種振動方向與傳播方向垂直的波我們稱之為橫波。我們一般把光波電場振動方向作為光振動方向。如果一束光線都在同一方向上振動，我們就稱它們是偏振光，或嚴(yán)格一點(diǎn)，稱為完全偏振光圖1-17偏振光原理圖第1章光電基礎(chǔ)知識光的偏振（2）光的分類自然光三維圖

在垂直于光傳播方向的平面上，光矢量在各個(gè)可能方向上的取向是均勻的，光矢量的大小、方向具有無規(guī)律性變化，這種光稱為自然光，也稱為非偏振光部分偏振光

在垂直于光傳播方向的平面上，含有各種振動方向的光矢量，但光矢量振動在某一方向更顯著，不難看出，部分偏振光是自然光和完全偏振光的疊加。

第1章光電基礎(chǔ)知識光的偏振（2）光的分類完全偏振光

橢圓偏振光線偏振光

光矢量端點(diǎn)的軌跡為直線，即光矢量只沿著一個(gè)固定的方向振動，其大小、方向不變，稱為線偏振光橢圓偏振光指的是在光的傳播方向上，任意一個(gè)場點(diǎn)電矢量既改變它的大小又以角速度ω(即光波的圓頻率)均勻轉(zhuǎn)動它的方向，光矢量端點(diǎn)的軌跡為一橢圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小、方向隨時(shí)間有規(guī)律的變化。第1章光電基礎(chǔ)知識光的偏振（3）偏振光的應(yīng)用

這副眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片。用來看三D電影在拍攝表面光滑的物體，如玻璃器皿等時(shí)，常常會出現(xiàn)耀斑或反光，這是由于光線的偏振而引起的。在攝影機(jī)鏡頭前加加偏振鏡，并適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)偏振鏡面，就能夠阻擋這些偏振光，從而消除或減弱這些光滑物體表面的反光或亮斑。

偏振鏡消除反光

偏振眼鏡（3D眼鏡）第1章光電基礎(chǔ)知識1.2.3光的干涉

2．獲得穩(wěn)定干涉的必要條件

光的干涉現(xiàn)象3.獲得相干光的基本原理和方法4.光的干涉的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉1.干涉現(xiàn)象兩列光波的干涉與兩列水波的干涉是相似的，滿足一定條件的兩列水波相遇疊加，水波在疊加區(qū)域某些點(diǎn)的水振動始終加強(qiáng)，某些點(diǎn)的水振動始終減弱。圖1－25水波的干涉圖樣圖1－26光的干涉圖樣滿足一定條件的兩列相干光波相遇疊加，在疊加區(qū)域某些點(diǎn)的光振動始終加強(qiáng)，某些點(diǎn)的光振動始終減弱，即在干涉區(qū)域內(nèi)振動強(qiáng)度有穩(wěn)定的空間分布，即出現(xiàn)明暗相間的條紋。第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉1.干涉現(xiàn)象圖1－27水波的干涉示意圖水波干涉演示實(shí)驗(yàn)

將兩根細(xì)金屬絲固定在薄鋼片上（或者專門的水波發(fā)生水槽），使兩根金屬絲剛好接觸水面。當(dāng)鋼片上下振動時(shí)，金屬絲周期性接觸水面，就產(chǎn)生了頻率和振動方向都相同的兩列水波。用兩組同心圓分別表示從波源S1、S2發(fā)出的兩列波，實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷。實(shí)線和虛線間的距離等于半個(gè)波長，實(shí)線與實(shí)線間、虛線和虛線間的距離等于一個(gè)波長。某一時(shí)刻在水面的某一點(diǎn)，如果兩列波的波峰與波峰相遇，其振幅等于兩列波的振幅之和，經(jīng)過半個(gè)周期，變成波谷與波谷相遇，其振幅也等于兩列波的振幅之和。第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉2．獲得穩(wěn)定干涉的必要條件（1）兩束光的頻率相同（2）兩束光的振動方向相同（3）兩束光的振動有恒定的位相差。

圖1－28相干光的條件S1和S2兩束光的頻率相同、振動方向相同、兩束光疊加有恒定的位相差,加強(qiáng)的位置始終加強(qiáng)，減弱的就始終減弱。

第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉3.獲得相干光的基本原理和方法原理將一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的光束設(shè)法分為兩束，然后再使它們相遇，兩束光能滿足光的干涉條件圖1－29相干光的基本原理第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉3.獲得相干光的基本原理和方法方法1分波陣面法：

由垂直于紙面的單縫發(fā)出的柱面波被s1和s2兩縫分成兩部分，當(dāng)兩束光到達(dá)屏幕P點(diǎn)時(shí)，將產(chǎn)生相干疊加。圖1-30分波陣面法—楊氏雙縫干涉第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉3.獲得相干光的基本原理和方法方法2一厚度為e、折射率為n2的介質(zhì)薄膜，置于折射率為n1的介質(zhì)中，光束1經(jīng)過薄膜上表面反射一部分成為光束2，折射部分并經(jīng)薄膜下表面反射再經(jīng)上表面折射成為光束3,2和3由同一光束分出，因而滿足相干條件。2和3兩束光在P疊加形成干涉圖樣。圖1-31分振幅法—薄膜干涉第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉3.獲得相干光的基本原理和方法干涉加強(qiáng)和減弱的條件干涉加強(qiáng)減弱的條件取決于光程差和波長的關(guān)系，其光程差Δ=r2-r1,λ為光的波長，光程差為光波波長的整數(shù)倍則干涉加強(qiáng)出現(xiàn)亮條紋，光程差為光波半波長的奇數(shù)倍則干涉減弱出現(xiàn)暗條紋。第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉4.光的干涉的應(yīng)用在測微器的待量度的平面之間夾入一已知其厚度的平行平面玻璃板P(如圖1－32所示)，然后使測微器的細(xì)桿頂緊平板P。如果通過平板P順著箭頭方向觀測，則在待量度的平面上可見到干涉條紋。在不平的待量度平面上得到彎曲的干涉條紋。根據(jù)條紋的形式可以判斷待量度的平面的表面質(zhì)量。而根據(jù)條紋出現(xiàn)的數(shù)目便可決定兩側(cè)量度面的平行度。利用光的干涉檢定螺旋測微器

圖1－32光的干涉檢定螺旋測微器第1章光電基礎(chǔ)知識光的干涉4.光的干涉的應(yīng)用使被檢測的平面和標(biāo)準(zhǔn)樣板間形成空氣薄膜,用單色光照射,入射光在空氣薄膜上下表面反射出的兩列光波相干涉,根據(jù)干涉條紋的情況可測量零件表面的光滑程度.檢查精密零件的表面質(zhì)量

4.光的干涉的應(yīng)用

增透膜

鏡片表面涂上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的1/4時(shí),在薄膜的兩個(gè)面上反射的光,其反射光的光程差恰好等于半波長,相互抵消,達(dá)到減少反射光,增大透射光強(qiáng)度的作用。第1章光電基礎(chǔ)知識1.2.3光的衍射

2.衍射的類型

1.衍射現(xiàn)象

3.

衍射的條件4.干涉和衍射的差別5.衍射的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識光的衍射

1.衍射現(xiàn)象光在傳播路徑中，遇到不透明或透明的障礙物，繞過障礙物，產(chǎn)生偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為光的衍射.

（a）白光的衍射圖樣（b）黃光的衍射現(xiàn)象(c)日光燈的衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象只有在障礙物的幾何尺度與傳播波的波長相當(dāng)時(shí)才比較明顯。如樹蔭中的太陽透射光的光斑、夜晚看遠(yuǎn)處的燈光等等。將兩支鉛筆平行緊靠在一起，透過小縫看燈光，可看到明暗相間的彩色條紋，中間是白色條紋.第1章光電基礎(chǔ)知識光源和觀察點(diǎn)距障礙物為無限遠(yuǎn)，即平行光的衍射為夫瑯和費(fèi)衍射光的衍射

2.衍射的類型

光的菲涅爾衍射光的夫瑯和費(fèi)衍射光源和觀察點(diǎn)距障礙物為有限遠(yuǎn)的衍射稱為菲涅爾衍射。第1章光電基礎(chǔ)知識只有障礙物的線度和波長可比擬時(shí)，衍射現(xiàn)象才明顯地表現(xiàn)出來。由于光波的波長很小，在光傳播的途中，只有遇到線度很小的障礙物，光波的衍射才會明顯地表現(xiàn)出來。

光的衍射

3.

衍射的條件第1章光電基礎(chǔ)知識干涉是有限多束光（分離的）相干疊加，衍射是波陣面上無限多子波連續(xù)的相干疊加，這種計(jì)算對于菲涅爾衍射相當(dāng)復(fù)雜，而對于夫瑯和費(fèi)衍射則比較簡單。本節(jié)主要討論夫瑯和費(fèi)衍射。光的衍射

4.干涉和衍射的差別第1章光電基礎(chǔ)知識兩根不透明的筆緊緊并排夾在一起，在平行于燈光的位置上透過兩支筆中間的縫隙看燈光會看到相間的彩色條紋。當(dāng)縫隙的大?。ɑ蛘系K物的大?。└ㄩL相差不多時(shí)就發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．如果縫隙很寬，其寬度遠(yuǎn)大于波長，則波通過縫后基本上是沿直線傳播的，衍射現(xiàn)象就很不明顯了

光的衍射

5.衍射的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識1.2.1光譜學(xué)基礎(chǔ)知識

1.電磁波譜2．光譜學(xué)的分類3.光譜的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識無線電波、光、X射線、γ射線都是電磁波。

光譜學(xué)基礎(chǔ)知識

1.電磁波譜第1章光電基礎(chǔ)知識光譜學(xué)基礎(chǔ)知識2．光譜學(xué)的分類（1）發(fā)射光譜（2）吸收光譜（3）散射光譜{第1章光電基礎(chǔ)知識（1）發(fā)射光譜：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜(emissionspectrum)。發(fā)射光譜分為明線光譜和連續(xù)光譜。

①明線光譜:焰色反應(yīng)產(chǎn)生的光譜都屬于明線光譜，利用焰色反應(yīng)可以做出五顏六色的煙花

表1－2金屬焰色反應(yīng)光譜顏色表第1章光電基礎(chǔ)知識②連續(xù)光譜

固體或液體及高壓氣體的發(fā)射光譜，是由連續(xù)分布的波長的光組成的，這種光譜做連續(xù)光譜。例如電燈絲發(fā)出的光、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜．第1章光電基礎(chǔ)知識（2）吸收光譜當(dāng)一束具有連續(xù)波長的光通過一種物質(zhì)時(shí)，光束中的某些成分便會有所減弱，當(dāng)經(jīng)過物質(zhì)而被吸收的光束由光譜儀展成光譜時(shí)，就得到該物質(zhì)的吸收光譜。

在傘面上涂上有強(qiáng)烈選擇性吸收紫外線的屏蔽劑，這樣紫外線就照不到傘下的人了第1章光電基礎(chǔ)知識（3）散射光譜光線照射到粒子時(shí),如果粒子大于入射光波長很多倍,則發(fā)生光的反射;如果粒子小于入射光波長,則發(fā)生光的散射,這時(shí)觀察到的是光波環(huán)繞微粒而向其四周放射的光,稱為散射光。當(dāng)光在物質(zhì)中傳播時(shí)，物質(zhì)中存在的不均勻性（如懸浮微粒、密度起伏）能導(dǎo)致光的散射第1章光電基礎(chǔ)知識光譜學(xué)基礎(chǔ)知識

3.光譜的應(yīng)用①X射線拍片②X射線治療疾?、踃射線食品加工儲藏(1）X射線的應(yīng)用{圖1—41X射線拍片(2）γ射線①食品加工儲藏和食品消毒；②γ射線還可用于測距、測厚；③γ射線刀應(yīng)用放射線照射病變部位,可治療血管畸形和腦腫瘤。{(3）其它光譜的應(yīng)用紅外線可用于加熱、消毒、無線鼠標(biāo)、紅外遙控等。紫外線主要用于消毒?？梢姽鈶?yīng)用最直觀，我們能看見東西都是因?yàn)榭梢姽?，照明也是利用可見光。?章光電基礎(chǔ)知識1.2.5光電參數(shù)

第1章光電基礎(chǔ)知識1.2.5光電參數(shù)

1.點(diǎn)光源、立體角

2.輻射通量3.光通量4．光強(qiáng)度5．光照度

6．反射系數(shù)

7．光亮度

8.光源的色溫9.暗電流

10.光電轉(zhuǎn)換效率第1章光電基礎(chǔ)知識

1.點(diǎn)光源、立體角

圖１－42點(diǎn)光源圖１－43立體角點(diǎn)光源是抽象化的物理概念,是為了把物理問題的研究簡單化,就象平時(shí)說的光滑平面，質(zhì)點(diǎn),無空氣阻力一樣，點(diǎn)光源在現(xiàn)實(shí)中也是不存在的，指的是從一個(gè)點(diǎn)向周圍空間均勻發(fā)光的光源。

從O點(diǎn)看，表示光向空間展開的角度稱為立體角，單位用球面角度（ｓｒ），點(diǎn)的周圍總立體角為４П。第1章光電基礎(chǔ)知識

2.輻射通量在單位時(shí)間內(nèi)從光源發(fā)射的能量稱為輻射通量Ф，單位用瓦（W）在輻射通量中包含有人眼有光感的可見光和人眼感覺不到的.光通量(luminousflux)是由光源向各個(gè)方向射出的人眼有光感的光功率，也即每一單位時(shí)間射出的光能量,以F表示，單位為流明(lumen，簡稱lm)。1毫朗伯(millilambert)＝10流明（lm）。3.光通量第1章光電基礎(chǔ)知識4．光強(qiáng)度圖1－44光強(qiáng)度的定義圖

圖1－45光照度的定義圖

光強(qiáng)度(luminousintensity)是光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量，以I表示，單位為坎德拉(candela，簡稱cd)。1坎德拉表示在單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量。已知立體角的光通量和立體角，用公式可以算出光強(qiáng)度

光照度(illuminance)是從光源照射到單位面積上的光通量,以E表示,照度的單位為勒克斯(Lux,簡稱lx)。如圖１－45所示。已知光通量和照射面積，用公式可以算出光照度

5．光照度第1章光電基礎(chǔ)知識

6．反射系數(shù)

人們觀看物體時(shí),總是要借助于反射光,所以要經(jīng)常用到"反射系數(shù)"的概念，反射系數(shù)(reflectancefactor)是光線照在某物體表面，物體表面反射的光通量（反射的流明數(shù)F1）與入射的光通量（入射的流明數(shù)F）之比，以R表示已知反射光通量和入射的光通量，用公式可以算出反射系數(shù)第1章光電基礎(chǔ)知識7．光亮度

光的強(qiáng)度可用照在平面上單位面積上的光的總量來度量，這叫入射光或照度E。若用從平面反射到眼球中的光量來度量光的強(qiáng)度,這種光稱為反射光或亮度

L=R×E

亮度和照度的關(guān)系第1章光電基礎(chǔ)知識

8.光源的色溫

光源的色溫是通過對比它的色彩和理論的熱黑體輻射體來確定的。熱黑體輻射體與光源的色彩相匹配時(shí)的開爾文溫度就是那個(gè)光源的色溫，它直接和普朗克黑體輻射定律相聯(lián)系。光源的色溫，色溫（colo(u)rtemperature）是表示光源光色的尺度，單位為K（開爾文）。人們用與光源的色溫相等或相近的完全輻射體的絕對溫度來描述光源的色表（人眼直接觀察光源時(shí)所看到的顏色）又稱光源的色溫。色溫是以絕對溫度K來表示。

(1)色溫的定義第1章光電基礎(chǔ)知識不同的色溫會引起人們在情緒上不同的反應(yīng)，我們一般把光源的色溫分成三類：①暖色光暖色光的色溫在3300K以下，暖色光與白熾燈光色相近，紅光成分較多，給人以溫暖、健康、舒適的感覺，適用于家庭、住宅、宿舍、醫(yī)院、賓館等場所，或溫度比較低的地方。②暖白光又叫中間色，它的色溫在3300K－5300K之間。.暖白光光線柔和，使人有愉快、舒適、安祥的感覺，適用于商店、醫(yī)院、辦公室、飯店、餐廳、候車室等場所。③冷色光又叫日光色，它的色溫在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感覺，使人精力集中，適用于辦公室、會議室、教室、繪圖室、設(shè)計(jì)室、圖書館的閱覽室、展覽櫥窗等場所。

8.光源的色溫

(2)色溫的分類第1章光電基礎(chǔ)知識色溫在攝影、錄像、出版等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。

8.光源的色溫(3）色溫的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識是指器件在反偏壓條件下,沒有入射光時(shí)產(chǎn)生的反向直流電流，一般光電倍增管光電二極管等光電器件用到暗電流這一參數(shù)。

9.暗電流第1章光電基礎(chǔ)知識光電轉(zhuǎn)換率是指由陽光轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換效率，一般多用于介紹太陽能電池性能和光電探測器測試的參數(shù)?，F(xiàn)在一般的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率在10%到15%而國外一些高科技能源公司已將這一效率提高到45%左右。

10.光電轉(zhuǎn)換效率

1.3.1光電倍增管的分類1.3.2光電倍增管的結(jié)構(gòu)1.3.3光電倍增管的工作原理1.3.4光電倍增管的特性1.3光電倍增管1.3光電倍增管光電倍增管是一種能將微弱的光信號轉(zhuǎn)換成可測電信號的光電轉(zhuǎn)換器件。光電倍增管（PMT）是光子技術(shù)器件中的一個(gè)重要產(chǎn)品，它是一種具有極高靈敏度和超快時(shí)間響應(yīng)的光探測器件。可廣泛應(yīng)用于光子計(jì)數(shù)、極微弱光探測、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光研究、極低能量射線探測、分光光度計(jì)、旋光儀、色度計(jì)、照度計(jì)、塵埃計(jì)、濁度計(jì)、光密度計(jì)、熱釋光量儀、輻射量熱計(jì)、掃描電鏡、生化分析儀等儀器設(shè)備中。第1章光電基礎(chǔ)知識1.3.1光電倍增管的分類

2.端窗型光電倍增管（CR系列）

側(cè)窗型光電倍增管（R系列）

第1章光電基礎(chǔ)知識1.側(cè)窗型光電倍增管（R系列）從玻璃殼的側(cè)面接收入射光，如圖1-48所示。在通常情況下，側(cè)窗型光電倍增管（R系列）的單價(jià)比較便宜（一般數(shù)百元/只a），在分光光度計(jì)、旋光儀和常規(guī)光度測定方面具有廣泛的應(yīng)用。大部分的側(cè)窗型光電倍增管使用不透明光陰極（反射式光陰極）和環(huán)形聚焦型電子倍增極結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠使其在較低的工作電壓下具有較高的靈敏度。

第1章光電基礎(chǔ)知識2.端窗型光電倍增管（CR系列）從玻璃殼的頂部接收入射光。如圖1-49所示。端窗型光電倍增管（CR系列）也稱頂窗型光電倍增管。其價(jià)格一般在千元以上，它是在其入射窗的內(nèi)表面沉積了半透明的光陰極（透過式光陰極），這使其具有優(yōu)于側(cè)窗型的均勻性。端窗型光電倍增管的特點(diǎn)是擁有從幾十平方毫米到幾百平方厘米的光陰極，另外，現(xiàn)在還出現(xiàn)了針對高能物理實(shí)驗(yàn)用的可以廣角度捕獲入射光的大尺寸半球形光窗的光電倍增管。

第1章光電基礎(chǔ)知識1.3.2光電倍增管的結(jié)構(gòu)

圖1—50端窗型光電倍增管的結(jié)構(gòu)圖光電倍增管是一種真空器件。它由光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極（陽極）、入射面板（窗）等組成。光電倍增管的陰極一般都采用具有低逸出功能的堿金屬材料所形成的光電發(fā)射面。光電倍增管的窗材料通常由硼硅玻璃、透紫玻璃（UV玻璃）、合成石英玻璃和氟化鎂（或鎂氟化物）玻璃制成。硼硅玻璃窗材料可以透過近紅外至300nm的可見入射光，而其它3種玻璃材料則可用于對紫外區(qū)不可見光的探測。第1章光電基礎(chǔ)知識1.3.3光電倍增管的工作原理

當(dāng)光照射到光陰極時(shí)，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過打拿極(電子倍增極)進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出第1章光電基礎(chǔ)知識1.3.4光電倍增管的特性

3．電流放大（增益）2．光照靈敏度1.光譜響應(yīng)4．陽極暗電流5．磁場影響6．溫度特點(diǎn)7．滯后特性第1章光電基礎(chǔ)知識

1.光譜響應(yīng)光電倍增管由陰極接收入射光子的能量并將其轉(zhuǎn)換為光子，其轉(zhuǎn)換效率（陰極靈敏度）隨入射光的波長而變。這種光陰極靈敏度與入射光波長之間的關(guān)系叫做光譜響應(yīng)特性。一般情況下，光譜響應(yīng)特性的長波段取決于光陰極材料，短波段則取決于入射窗材料。量子效率為光陰極發(fā)射出來的光電子數(shù)量與入射光光子的數(shù)量之比

第1章光電基礎(chǔ)知識2．光照靈敏度光電倍增管一般是為用戶提供陰極和陽極的光照靈敏度。陰極光照靈敏度，是指使用鎢燈產(chǎn)生的2856K色溫光測試的每單位通量入射光產(chǎn)生的陰極光電子電流。陽極光照靈敏度是每單位陰極上的入射光能量產(chǎn)生的陽極輸出電流（即經(jīng)過二次發(fā)射極倍增的輸出電流）。

第1章光電基礎(chǔ)知識3．電流放大（增益）光陰極發(fā)射出來的光電子被電場加速后撞擊到第一倍增極上將產(chǎn)生二次電子發(fā)射，以便產(chǎn)生多于光電子數(shù)目的電子流，這些二次發(fā)射的電子流又被加速撞擊到下一個(gè)倍增極，以產(chǎn)生又一次的二次電子發(fā)射，連續(xù)地重復(fù)這一過程，直到最末倍增極的二次電子發(fā)射被陽極收集，這樣就達(dá)到了電流放大的目的。這時(shí)光電倍增管陰極產(chǎn)生的很小的光電子電流即被放大成較大的陽極輸出電流。一般的光電倍增管有9～12個(gè)倍增極。

第1章光電基礎(chǔ)知識4．陽極暗電流光電倍增管在完全黑暗的環(huán)境下仍有微小的電流輸出。這個(gè)微小的電流叫做陽極暗電流。它是決定光電倍增管對微弱光信號的檢出能力的重要因素之一。第1章光電基礎(chǔ)知識5．磁場影響大多數(shù)光電倍增管會受到磁場的影響，磁場會使光電倍增管中的發(fā)射電子脫離預(yù)定軌道而造成增益損失。這種損失與光電倍增管的型號及其在磁場中的方向有關(guān)。一般而言，從陰極到第一倍增極的距離越長，光電倍增管就越容易受到磁場的影響。因此，端窗型尤其是大口徑的端窗型光電倍增管在使用中要特別注意這一點(diǎn)。第1章光電基礎(chǔ)知識6．溫度特點(diǎn)降低光電倍增管的使用環(huán)境溫度可以減少熱電子發(fā)射，從而降低暗電流。另外，光電倍增管的靈敏度也會受到溫度的影響。

7．滯后特性當(dāng)工作電壓或入射光發(fā)生變化之后，光電倍增管會有一個(gè)幾秒鐘以幾十秒鐘的不穩(wěn)定輸出過程。第1章光電基礎(chǔ)知識光電倍增管的應(yīng)用提示

1.光電倍增管的工作電壓可能造成電擊，在儀器設(shè)計(jì)中應(yīng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置保護(hù)裝置。

2.由于光電倍增管的封裝尾管易受外力或振動而損傷，故應(yīng)盡量保證其安全。特別是對帶有過渡封裝的合成石英外殼的光電倍增管，應(yīng)特別注意外力的沖擊和機(jī)械振動等影響。

3.不要用手觸光電倍增管，面板上的塵土和手印會影響光信號的穿透率，受到污染的管基會產(chǎn)生低壓漏光。光電倍增管受到污染后，可用酒精擦試干凈。

4.當(dāng)陽光或其他強(qiáng)光照射到光電倍增管時(shí)，會損傷管中的光陰極。所以光電倍增管存放時(shí)，不應(yīng)暴露在強(qiáng)光中。

5.玻璃管基（芯柱）光電倍增管比塑料管基更缺乏緩沖保護(hù)，所以對玻璃管基的管子應(yīng)更加保護(hù)，例如，在管座上焊接分壓電阻時(shí)，應(yīng)將光電倍增管先插入管座中。

6.在使用中需要冷卻光電倍增管時(shí)，應(yīng)經(jīng)常將光電倍增管的相關(guān)部件也進(jìn)行冷卻。

7.氦氣會穿透石英管殼，從而使噪聲值升高。因此，在使用和存放中避免將光電倍增管暴露在有氦氣存在的環(huán)境中。第1章光電基礎(chǔ)知識1．光在兩種物質(zhì)分界面上反射，反射光線與入射光線、法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；反射角等于入射角。

2.光從一種物質(zhì)進(jìn)入另一物質(zhì)時(shí)，光發(fā)生折射，并滿足sinθ1:sinθ2＝n1:n2。

3.光是橫波，具有偏振現(xiàn)象，若光矢量只沿著一個(gè)確定的方向振動，為完全偏振光。自然光沿各方向振動是均勻的，用起偏器可將自然光變?yōu)槠窆狻?/p>

第1章光電基礎(chǔ)知識

4.干涉和衍射都會形成明暗相間的條紋。光的衍射現(xiàn)象是光偏離了直線傳播方向繞到障礙物陰影區(qū)的現(xiàn)象，衍射光強(qiáng)按一定的規(guī)律分布，形成明暗相間的條紋，它的規(guī)律與縫寬、孔的大小及光的波長有關(guān)。光源和觀察屏位于物的兩邊是衍射形成的，如用并緊的兩支鉛筆觀察日光燈，形成彩色條紋。光源和觀察屏位于物的同側(cè)是干涉形成的，如太陽光照射水面上的油污形成的彩色條紋。

5.輻射通量、光通量、光強(qiáng)度、光照度、反射系數(shù)、光亮度、光源的色溫等是重要光學(xué)物理量。

第1章光電基礎(chǔ)知識6.光電倍增管是一種能將微弱的光信號轉(zhuǎn)換成可測電信號的光電轉(zhuǎn)換器件。由光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極（陽極）、入射面板（窗）等組成。當(dāng)光照射到光陰極時(shí)，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過打拿極(電子倍增極)進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出。第2章激光技術(shù)

2.1概述

2.2激光的產(chǎn)生和特性

2.3各種物質(zhì)類型的激光器

2.4激光的的調(diào)制

2.5激光的調(diào)Q技術(shù)

2.6激光的應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)5激光二極管伏安特性的測量

本章小結(jié)《光電技術(shù)基礎(chǔ)與技能》教學(xué)演示文稿技能實(shí)訓(xùn)6激光二極管電光轉(zhuǎn)換特性的測量

第2章激光技術(shù)

激光技術(shù)是一項(xiàng)前沿科學(xué)技術(shù)發(fā)展不可缺少的支柱。激光器的體積日益變小，功率不斷增大，可靠性也得到了很大的提高。半導(dǎo)體二極管激光器和固體激光器技術(shù)的發(fā)展十分迅速，現(xiàn)今，固體激光器的平均輸出功率已從百瓦級提高到了千瓦級。半導(dǎo)體激光器的功率也有很大提高，其結(jié)構(gòu)和其他性能也正在經(jīng)歷重大變化。與此同時(shí)，還開發(fā)出了實(shí)用價(jià)值高的新波長和寬帶可調(diào)諧激光器，包括對人眼無傷害的1.54μm和2μm的激光器、藍(lán)光激光器和X光激光器。第2章激光技術(shù)第2章激光技術(shù)2.1.1

激光器的產(chǎn)生2.1.2

激光器的分類2.1概述第2章激光技術(shù)2.1.1激光器的產(chǎn)生

1960年一種神奇的光誕生了，它就是激光。激光的英文名稱是Laser，是LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation（受激發(fā)射光放大）的縮寫。它一出現(xiàn)就創(chuàng)造了許多奇跡，真可謂“一鳴驚人”。經(jīng)過50多年的發(fā)展，激光現(xiàn)在幾乎是無處不在，它已經(jīng)被用在生活、科研的方方面面，如激光針灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光測距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手術(shù)刀、激光炸彈、激光雷達(dá)、激光槍、激光炮等等，在不久的將來，激光將會有更廣泛的應(yīng)用。

1954年制成了第一臺微波量子放大器制作成功，獲得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍，并指出了產(chǎn)生激光的方法。1960年T.H.梅曼等人制成了第一臺紅寶石激光器。1961年A.賈文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人創(chuàng)制了砷化鎵半導(dǎo)體激光器。以后，激光器的種類就越來越多。第2章激光技術(shù)2.1.2激光器的分類

按工作介質(zhì)分，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器和染料激光器4大類。近來還發(fā)展了自由電子激光器，其工作介質(zhì)是在周期性磁場中運(yùn)動的高速電子束，激光波長可覆蓋從微波到X射線的廣闊波段。大功率激光器通常都是脈沖式輸出。各種不同種類的激光器所發(fā)射的激光波長已達(dá)數(shù)千種，最長的波長為微波波段的0.7毫米，最短波長為遠(yuǎn)紫外區(qū)的210埃，X射線波段的激光器也正在研究中。

第2章激光技術(shù)2.2.1

激光的產(chǎn)生

2.2.2

激光器的結(jié)構(gòu)

2.2.3

激光器的工作原理

2.2.4

激光的特性

2.2激光的產(chǎn)生和特性第2章激光技術(shù)2.2.1激光的產(chǎn)生

3．粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和激光的形成

基本術(shù)語（1）能級（2）激發(fā)和輻射2．光與物質(zhì)的作用（1）受激吸收（2）自發(fā)輻射（3）受激輻射

第2章激光技術(shù)1.基本術(shù)語原子核外電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)，具有動量較大的電子在離核越遠(yuǎn)的地方運(yùn)動，而動量較小的則在離核較近的地方運(yùn)動，原子核外電子運(yùn)動的軌道是不連續(xù)的，他們可以分成好幾層，這樣的層，稱為“電子層”

（1）能級另外原子核有自轉(zhuǎn)，原子核和核外電子都具有能量，因此各狀態(tài)對應(yīng)能量也是不連續(xù)的。這些能量值就是能級或能層。第2章激光技術(shù)1.基本術(shù)語太陽系各行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)跟電子繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)十分相似。太陽相當(dāng)于原子核，各行星相當(dāng)于核外電子，行星距太陽的遠(yuǎn)近不同能量不一樣（1）能級

第2章激光技術(shù)（2）激發(fā)和輻射在通常情況下，它們處于最低能級，叫基態(tài)．當(dāng)各種頻率的光照射到物體上時(shí)，原子中的電子就從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)．如果某種頻率的光子的能量恰好等于原子的兩個(gè)能級的能量差時(shí)，這一光子將被吸收，使原子從低能級躍遷到高級能，原子處于激發(fā)態(tài),當(dāng)電子重新回到低能級即基態(tài)時(shí)，就向外輻射光子，輻射出來的光子決定了我們看到的物體的顏色．從低能級到高能級的這一過程稱為激發(fā)或抽運(yùn)。這個(gè)吸收能量的過程，稱作光的受激吸收。從高級回到低能級去的過程稱為躍遷，躍遷時(shí)釋放的能量即輻射。激發(fā)和輻射就好比放鞭炮?；鹦谴蛟诒夼谏?，鞭炮吸收能量，從低能級到高能級，被激發(fā)，鞭炮爆炸，釋放能量即輻射出能量。第2章激光技術(shù)2．光與物質(zhì)的作用

（1）受激吸收受激吸收比作一個(gè)火星打到鞭炮，鞭炮吸收這個(gè)火星，而沒爆炸，沒產(chǎn)生更多的火星。（2）自發(fā)輻射自發(fā)輻射比作一個(gè)鞭炮沒有火星打到它，自己能量高炸出很多火花。（3）受激輻射受激輻射比作鞭炮被火星打到，吸收火星，鞭炮能量增大，炸出更多火花來。第2章激光技術(shù)2．光與物質(zhì)的作用

處于較低能級的粒子在受到外界的激發(fā)（即與其他的粒子發(fā)生了有能量交換的相互作用，如與光子發(fā)生非彈性碰撞），吸收了能量時(shí)，躍遷到與此能量相對應(yīng)的較高能級。這種躍遷稱為受激吸收。

（1）受激吸收第2章激光技術(shù)2．光與物質(zhì)的作用

粒子受到激發(fā)而進(jìn)入的高能態(tài)，不是粒子的穩(wěn)定狀態(tài)，如存在著可以接納粒子的較低能級，即使沒有外界作用，粒子也會按照一定的概率，自發(fā)地從高能級E2向低能級E1躍遷，同時(shí)輻射出能量為E2-E1的光子，光子頻率=（E2-E1）/h。這種輻射過程稱為自發(fā)輻射。各原子的自發(fā)輻射過程完全是隨機(jī)的，所以自發(fā)輻射光是非相干的。

（2）自發(fā)輻射

第2章激光技術(shù)2．光與物質(zhì)的作用

當(dāng)頻率為（E2-E1）/h的光子入射時(shí)，也會引發(fā)粒子以一定的概率，迅速地從能級E2躍遷到能級E1，同時(shí)輻射一個(gè)與外來光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子，這個(gè)過程稱為受激輻射。

（3）受激輻射

第2章激光技術(shù)2．光與物質(zhì)的作用

光與物質(zhì)作用的三種方式的比較第2章激光技術(shù)3．粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和激光的形成人為地施加一定能量，使高能級E2上具有較多的粒子數(shù)分布,這種狀態(tài)稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。高能級的原子就易發(fā)生受激輻射。

在一般情況下，處于低能級的原子數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過處于高能級的原子數(shù)目。低能級E1原子數(shù)目多，高能級E2原子數(shù)目少，受激吸收占優(yōu)勢。處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的活性系統(tǒng)，可以帶動其他粒子大量反轉(zhuǎn)即產(chǎn)生“雪崩”。雪崩過程可以使光再次放大。該過程的繼續(xù)進(jìn)行，必須通過一定的裝置，這種裝置就是光學(xué)共振腔。從共振腔中持續(xù)發(fā)出來的、特征完全相同的大量光子就是激光。第2章激光技術(shù)2.2.2激光器的結(jié)構(gòu)

3．光學(xué)諧振腔1．激光工作物質(zhì)2．激勵(lì)源——

激勵(lì)(泵浦)系統(tǒng)第2章激光技術(shù)1．激光工作物質(zhì)

激光工作物質(zhì)——指用來實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的受激輻射放大作用的物質(zhì)體系，有時(shí)也稱為激光增益媒質(zhì)，它們可以是固體（晶體、玻璃）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、半導(dǎo)體和液體等媒質(zhì)?，F(xiàn)有工作介質(zhì)近千種，可產(chǎn)生的激光波長包括從真空紫外道遠(yuǎn)紅外，非常廣泛。在這種介質(zhì)中可以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，以制造獲得激光的必要條件。顯然亞穩(wěn)態(tài)能級的存在，對實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是非常有利的。

根據(jù)激光工作物質(zhì)對激光工作物質(zhì)的主要要求，是盡可能在其工作粒子的特定能級間實(shí)現(xiàn)較大程度的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，并使這種反轉(zhuǎn)在整個(gè)激光發(fā)射作用過程中盡可能有效地保持下去,為此，要求工作物質(zhì)具有合適的能級結(jié)構(gòu)和躍遷特性。

第2章激光技術(shù)2．激勵(lì)源——

激勵(lì)(泵浦)系統(tǒng)激勵(lì)(泵浦)系統(tǒng)是指為使激光工作物質(zhì)實(shí)現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)而提供能量來源的機(jī)構(gòu)或裝置。為了使工作介質(zhì)中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，必須用一定的方法去激勵(lì)原子體系，使處于上能級的粒子數(shù)增加。激勵(lì)的方法很多如電激勵(lì)、光激勵(lì)、核能激勵(lì)、熱激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)等。

一般可以用氣體放電的辦法來利用具有動能的電子去激發(fā)介質(zhì)原子，稱為電激勵(lì).也可用脈沖光源來照射工作介質(zhì)，稱為光激勵(lì)

第2章激光技術(shù)3．光學(xué)諧振腔有了合適的工作物質(zhì)和激勵(lì)源后，可實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，但這樣產(chǎn)生的受激輻射強(qiáng)度很弱，無法實(shí)際應(yīng)用,于是人們就想到了用光學(xué)諧振腔進(jìn)行放大。所謂光學(xué)諧振腔，實(shí)際是在激光器兩端，面對面裝上兩塊反射率很高的反射鏡。一塊幾乎全反射，一塊光大部分反射，少量透射出去，以使激光可透過這塊鏡子而射出。

第2章激光技術(shù)光學(xué)諧振腔光子放大產(chǎn)生激光過程在光學(xué)共振腔中的活性物質(zhì)，受到外加能量的激勵(lì)而產(chǎn)生的光子可以射向各個(gè)方向，但其中傳播方向與反射鏡垂直者，則在介質(zhì)中來回反射振蕩。在反射振蕩的過程中，引發(fā)介質(zhì)中其他活性物質(zhì)受激輻射，因此這種輻射的強(qiáng)度越來越大。由于受激輻射反復(fù)振蕩產(chǎn)生的大量光子都具有相同的特征和一致的傳播方向，因此決定了激光具有良好的單色性和準(zhǔn)直的定向性。光在諧振腔中來回振蕩，造成連鎖反應(yīng)，雪崩似的獲得放大，輻射強(qiáng)度借以得到極度的增大，因此又保證了激光的高亮度。產(chǎn)生強(qiáng)烈的激光，從部分反射鏡子一端輸出。

光學(xué)諧振腔的作用為：①提供光學(xué)正反饋，實(shí)現(xiàn)光放大，即加強(qiáng)輸出激光的亮度。②對光的頻率有選擇性（方向性和單色性）第2章激光技術(shù)激光二極管

在發(fā)光二極管的結(jié)間安置一層具有光活性的半導(dǎo)體，光活性的半導(dǎo)體就是工作介質(zhì)。其端面經(jīng)過拋光后具有部分反射功能，因而形成一光諧振腔。在正向偏置（激勵(lì)源）的情況下，LED結(jié)發(fā)射出光來并與光諧振腔相互作用，從而進(jìn)一步激勵(lì)從結(jié)上發(fā)射出單波長的光，這種光的物理性質(zhì)與材料有關(guān)。第2章激光技術(shù)

激光物質(zhì)吸收能量實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)N2＞N1

，受激輻射躍遷占優(yōu)勢,自發(fā)輻射的光子又射向工作物質(zhì)，再激發(fā)工作物質(zhì)產(chǎn)生很多新光子（受激輻射）。光子在傳播中一部分射到反射鏡上，另一部分則通過側(cè)面的透明物質(zhì)跑掉。光在反射鏡的作用下又回到工作物質(zhì)中，再激發(fā)高能級上的粒子向低能級躍遷，而產(chǎn)生新的光子。光子經(jīng)過諧振腔中的兩個(gè)反射鏡多次反射，使受激輻射的強(qiáng)度越來越強(qiáng)。促使高能級上的粒子不斷地發(fā)出光來。如果光放大到超過光損耗時(shí)（衍射、吸收、散射等損失）產(chǎn)生光的振蕩，使積累在沿軸方向的光從部分反射鏡中射出這就形成激光。2.2.3激光器的工作原理

第2章激光技術(shù)激光的產(chǎn)生可類比為一串鞭炮有一個(gè)火星打到一個(gè)鞭炮上面炸出很多火花，這些火花又作用其他鞭炮炸出更多火花，造成十分壯觀的效果。一個(gè)光子打到反轉(zhuǎn)粒子產(chǎn)生兩個(gè)光子，這兩個(gè)光子通過反射鏡打到另外的反轉(zhuǎn)粒子產(chǎn)生四個(gè)光子，這種不斷積累，產(chǎn)生非常多的光子從部分反射鏡射出，這就是激光。

2.2.3激光器的工作原理

第2章激光技術(shù)2.2.4激光的特性

3．顏色極純—高單色性1．定向發(fā)光—高方向性

2．亮度極高—高亮度4．能量密度極大5.高相干性，容易疊加和分離第2章激光技術(shù)激光有五大特性即高方向性（定向發(fā)光）、高單色性（顏色純）、高亮度、高密度、高相干性。

2.2.4激光的特性

激光燈表現(xiàn)出三種激光特性用激光的高密度和高相干性打孔第2章激光技術(shù)1．定向發(fā)光—高方向性老師用來指圖像的激光教桿筆發(fā)出的激光就是指向一個(gè)方向。

激光驗(yàn)鈔機(jī)之所以能分辨出假鈔與真鈔極細(xì)微的差別就是因?yàn)榉值母叻较蛐?/p>

激光教桿筆激光驗(yàn)鈔機(jī)第2章激光技術(shù)2．亮度極高—高亮度激光燈效果激光光束的能高度集中并帶有很高的能量，所以表現(xiàn)出高亮度。有機(jī)半導(dǎo)體薄膜激光二極管產(chǎn)生的激光有極高的亮度和效率，激光燈就是二極管激光器，看看圖片有多亮，很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)都能看到。第2章激光技術(shù)3．顏色極純—高單色性太陽光的波長分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間，對應(yīng)的顏色從紅色到紫色共7種顏色，所以太陽光談不上單色性

激光器的單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一種單色光源。圖中是多個(gè)激光器形成的色彩景觀，每一束激光的顏色都很純，這樣畫面才如此美麗。

太陽光由七色光組成激光形成的景觀第2章激光技術(shù)4．能量密度極大1.激光做手術(shù)因?yàn)榧す庹丈涞拿娣e極小。周邊機(jī)體不受任何傷害，而手術(shù)的組織瞬間就被切除。

2.人眼不可直視二極管激光器，就是因?yàn)榧す獾哪芰棵芏葮O大會灼傷眼睛。3.計(jì)算機(jī)光盤刻錄機(jī)，使用激光器發(fā)出的激光在光盤上運(yùn)動，使光盤上出現(xiàn)記錄信息的凹坑，這么硬的光盤能刻出凹坑，足以說明激光的能量密度極大4.激光武器其殺傷力比常規(guī)武器強(qiáng)很多

激光雖然能量不大，但有極大的能量密度，這是因?yàn)榇罅抗庾蛹性谝粋€(gè)極小的空間范圍內(nèi)射出，能量密度自然極高。第2章激光技術(shù)5.高相干性，容易疊加和分離激光器是激光掃描系統(tǒng)的光源，具有方向性好、單色性強(qiáng)、相干性高及能量集中、便于調(diào)制和偏轉(zhuǎn)的特點(diǎn).從激光的產(chǎn)生可以看出，一條激光束只包括一種主要波長的光線，它是單色的。每一條光線都沿一個(gè)方向傳播，以相互疊加的方式結(jié)合，我們稱之為"相干性"。這個(gè)特性使激光以一條極細(xì)的光束射到一個(gè)靶上，而幾乎沒有散射。

第2章激光技術(shù)2.3.1

固體激光器2.3.2

氣體激光器

2.3.3液體激光器

2.3.4半導(dǎo)體激光器2.3

各種物質(zhì)類型的激光器第2章激光技術(shù)2.3各種物質(zhì)類型的激光器激勵(lì)是工作介質(zhì)吸收外來能量后激發(fā)到激發(fā)態(tài)，為實(shí)現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件。激勵(lì)方式有光學(xué)激勵(lì)、電激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)和核能激勵(lì)等。工作介質(zhì)具有亞穩(wěn)能級是使受激輻射占主導(dǎo)地位，從而實(shí)現(xiàn)光放大。諧振腔可使腔內(nèi)的光子有一致的頻率、相位和運(yùn)行方向，從而使激光具有良好的定向性和相干性。

工作物質(zhì)有固體、液體、氣體、半導(dǎo)體等。第2章激光技術(shù)2.3.1固體激光器

2．特點(diǎn)1．工作原理

第2章激光技術(shù)1．工作原理當(dāng)激光工作物質(zhì)受到光泵(激勵(lì)脈沖氙燈)的激發(fā)后，吸收具有特定波長的光，在一定條件下可導(dǎo)致工作物質(zhì)中的亞穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)大于低能級粒子數(shù)，這種現(xiàn)象稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。一旦有少量激發(fā)粒子產(chǎn)生受激輻射躍遷，就會產(chǎn)生更多光子，即造成光放大，再通過諧振腔內(nèi)的全反射鏡和部分反射鏡的反饋?zhàn)饔卯a(chǎn)生振蕩，最后由諧振腔的一端輸出激光。第2章激光技術(shù)1．工作原理紅寶石激光器的工作物質(zhì)是一根紅寶石棒。紅寶石是摻入少許3價(jià)鉻離子的三氧化二鋁晶體。實(shí)際是摻入質(zhì)量比約為0.05%的氧化鉻。由于鉻離子吸收白光中的綠光和藍(lán)光，所以寶石呈粉紅色。上面的閃光燈作為提供能源的泵浦（光泵）。兩端面是一對平行平面鏡，一端鍍上全反射膜，一端有10%的透射率，可讓激光透出。第2章激光技術(shù)2．特點(diǎn)器件小、堅(jiān)固、使用方便、輸出功率大(連續(xù)100W以上,脈沖峰值則更高)。第2章激光技術(shù)2.3.2氣體激光器

2．氣體激光器的特點(diǎn)1．氣體激光器的工作原理

第2章激光技術(shù)氣體激光器的工作原理氣體激光器的工作原理同常見的霓虹燈及日光燈大致相仿，霓虹燈管是最普通的放電管,它那鮮艷的紅光是管中氖原子受到電子碰撞激發(fā)后所發(fā)射的。日常用的日光燈,實(shí)際上是汞蒸汽的輝光放電管。He一Ne激光器、CO2激光器等也都是輝光放電。

第2章激光技術(shù)氣體激光器的工作原理

由電源電路提供高壓脈沖，加到光腔上的四個(gè)圓環(huán)電極，它產(chǎn)生的電子與光腔內(nèi)的He一Ne、CO2氣體粒子碰撞，引起激勵(lì)和電離，激勵(lì)原子或離子在和氣體粒子碰撞過程中，傳遞了能量，大量激活粒子躍遷至上能級，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。第2章激光技術(shù)氣體激光器的工作原理氦氖激光器，工作物質(zhì)是氦原子和氖原子氣體，氖原子能級間的躍遷產(chǎn)生激光譜線，氦原子起能量轉(zhuǎn)移作用，這是最早研究成功的氣體激光器。醫(yī)學(xué)中常將此種激光器用做“光針”和照射治療的工具，對潰瘍的治療有較好的療效。

第2章激光技術(shù)2．氣體激光器的特點(diǎn)氣體激光器具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、操作方便；工作介質(zhì)均勻、光束質(zhì)量好，能長時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)工作等特點(diǎn)也是目前品種最多、應(yīng)用廣泛的一類激光器，占有市場的60％左右。

第2章激光技術(shù)2.3.3液體激光器

2.特點(diǎn)

1．簡介

液體激光器也稱染料激光器，因?yàn)檫@類激光器的激活物質(zhì)是某些有機(jī)染料溶解在乙醇、甲醇或水等液體中形成的溶液。為了激發(fā)它們發(fā)射出激光，一般采用高速閃光燈作激光源，或者由其他激光器發(fā)出很短的光脈沖。液體激光器輸出波長連續(xù)可調(diào)，覆蓋面寬，但工作原理比較復(fù)雜。常用的是染料激光器，采用有機(jī)染料為工作物質(zhì)，利用不同的染料可以獲得不同波長的激光（在可見光范圍內(nèi)），一般用激光作泵浦源，如氬離子激光器等。

第2章激光技術(shù)2.3.4半導(dǎo)體激光器

2.半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)1.激光二極管結(jié)構(gòu)和原理3.半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用實(shí)例第2章激光技術(shù)1.激光二極管結(jié)構(gòu)和原理激光二極管的物理結(jié)構(gòu)是在發(fā)光二極管的結(jié)間安置一層具有光活性的半導(dǎo)體，其端面經(jīng)過拋光后具有部分反射功能，因而形成一光諧振腔。在正向偏置的情況下，LED結(jié)發(fā)射出光來并與光諧振腔相互作用，從而進(jìn)一步激勵(lì)從結(jié)上發(fā)射出單波長的光，這種光的物理性質(zhì)與材料有關(guān)，常用的材料有砷化鉀激光器，發(fā)射840納米的激光，另有摻鋁的砷化鉀、砷化鋅等。激勵(lì)方式有光泵浦、電激勵(lì)等等。

2.半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)半導(dǎo)體激光器特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單而且堅(jiān)固等，波長范圍可以從紅外到藍(lán)光，功率從毫瓦量級到瓦級都有，光光轉(zhuǎn)換效率較高。

第2章激光技術(shù)3.半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用實(shí)例

二極管泵浦激光器制成的電子器件激光打標(biāo)機(jī)，可雕刻金屬及多種非金屬材料，b和c圖是激光打標(biāo)機(jī)打標(biāo)的樣品,這種更適合應(yīng)用于一些要求更精細(xì)、精度更高的場合。

圖2－27激光手電筒圖2－28二極管激光器經(jīng)緯儀（a）激光打標(biāo)機(jī)（b）激光打標(biāo)產(chǎn)品圖1（c）激光打標(biāo)產(chǎn)品2第2章激光技術(shù)3.半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用實(shí)例

激光手電筒也是二極管激光器，光色純，亮度高

圖2－27激光手電筒圖2－28二極管激光器經(jīng)緯儀激光手電筒

二極管激光器經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀內(nèi)裝波長為633mm的二極管激光器第2章激光技術(shù)（3）激光鼠標(biāo)與光電鼠標(biāo)激光鼠標(biāo)原理跟光電鼠標(biāo)差不多，只是把發(fā)光二極管換成了激光二極管來照射鼠標(biāo)所移動的表面，激光光線具有一致的特性，當(dāng)光線從表面反射時(shí)可產(chǎn)生高反差圖形，出現(xiàn)在傳感器上的圖形會顯示物體表面上的細(xì)節(jié)，即使是光滑表面;反之，若以不一致的LED作為光源，則這類表面看起來會完全一樣。激光鼠標(biāo)的精確度要比傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)平均高20倍。

光電鼠標(biāo)的工作原理是在光電鼠標(biāo)內(nèi)部有一個(gè)發(fā)光二極管，通過該發(fā)光二極管發(fā)出的光線，照亮光電鼠標(biāo)底部表面（這就是為什么鼠標(biāo)底部總會發(fā)光的原因）。然后將光電鼠標(biāo)底部表面反射回的一部分光線，經(jīng)過一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)揭粋€(gè)光感應(yīng)器件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當(dāng)光電鼠標(biāo)移動時(shí)，其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用光電鼠標(biāo)內(nèi)部的一塊專用圖像分析芯片（DSP，即數(shù)字微處理器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進(jìn)行分析處理，通過對這些圖像上特征點(diǎn)位置的變化進(jìn)行分析，來判斷鼠標(biāo)的移動方向和移動距離，從而完成光標(biāo)的定位。第2章激光技術(shù)2.4.1

激光調(diào)制種類2.4.2

激光調(diào)制方式2.4.3

激光的調(diào)制的應(yīng)用實(shí)例2．4激光調(diào)制第2章激光技術(shù)

激光調(diào)制的概述1.要用激光作為傳遞信息的工具，首先要解決如何將傳輸信號加到激光輻射上去的問題，我們把信息加載于激光輻射的過程稱為激光調(diào)制。把完成這一過程的裝置稱為激光調(diào)制器。2.由已調(diào)制的激光輻射還原出所加載信息的過程則稱為解調(diào)。3.因?yàn)榧す鈱?shí)際上只起到了“攜帶”低頻信號的作用，所以稱為載波，而起控制作用的低頻信號是我們所需要傳遞的信息，稱為調(diào)制信號，被調(diào)制的載波稱為已調(diào)波或調(diào)制光。4.把激光調(diào)制比作人坐車的話，人相當(dāng)于低頻信號即調(diào)制信號，激光相當(dāng)于車，人在車上相當(dāng)于已調(diào)波，人下車相當(dāng)于解調(diào)。5.按調(diào)制的性質(zhì)而言，激光調(diào)制與無線電波調(diào)制相類似，可以采用連續(xù)的調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相以及脈沖調(diào)制等形式。第2章激光技術(shù)2.4.1激光調(diào)制種類

2．調(diào)相、調(diào)頻

1．調(diào)幅

3．脈沖調(diào)制第2章激光技術(shù)1．調(diào)幅調(diào)幅就是使光載波的幅度，隨著調(diào)制信號的變化規(guī)律而改變。

激光作載波調(diào)制信號已調(diào)幅波第2章激光技術(shù)2．調(diào)相、調(diào)頻調(diào)頻或調(diào)相就是使光載波的頻率或相位，隨著調(diào)制信號的變化規(guī)律而改變。因?yàn)檫@兩種調(diào)制波都表現(xiàn)為總相角的變化統(tǒng)稱為角度調(diào)制，這兩種調(diào)制波都表現(xiàn)為總相角的變化統(tǒng)稱為角度調(diào)制

調(diào)制信號已調(diào)相波已調(diào)頻波第2章激光技術(shù)3．脈沖調(diào)制這種調(diào)制是把模擬信號先變換成電脈沖序列，進(jìn)而變成代表信號訊信息的二進(jìn)制編碼（PCM數(shù)字信號），再對光載波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制來傳送信息的。要實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制，需要經(jīng)過三個(gè)過程：抽樣、量化和編碼。

調(diào)制信號第2章激光技術(shù)2.4.2激光調(diào)制方式

2．電聲換能器晶片物理特性

1．聲光效應(yīng)

3．聲光調(diào)制器

對光的調(diào)制方式有多種多樣，常見的有：聲光調(diào)制、電光調(diào)制、直接調(diào)制和磁光調(diào)制。但它們共同的特點(diǎn)是通過改變介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對光波的調(diào)制。第2章激光技術(shù)1．聲光效應(yīng)介質(zhì)中存在彈性應(yīng)力或應(yīng)變時(shí)，介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（折射率）將發(fā)生變化。當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于超聲波是一種彈性波，它將引起介質(zhì)的疏密交替變化而導(dǎo)致介質(zhì)的折射率發(fā)生改變，當(dāng)光波通過此介質(zhì)時(shí)，其傳輸特性就受到影響而改變，這種現(xiàn)象稱為聲光效應(yīng)。聲光效應(yīng)已被廣泛用來實(shí)現(xiàn)對光波（相位、頻率和幅度）的控制，并做成各種聲光調(diào)制器、光偏轉(zhuǎn)器等。

換能器一般采用石英晶片，在石英片上加一交變電場，當(dāng)電場的頻率等于晶片的固有機(jī)械振動頻率時(shí)，彈性振動的幅值達(dá)到最大值

2．電聲換能器晶片物理特性第2章激光技術(shù)3．聲光調(diào)制器（1）聲光調(diào)制器組成是由聲光介質(zhì)、電聲換能器及驅(qū)動電信號等組成。如圖2－33所示。

(2)聲光調(diào)制原理是利用聲光效應(yīng)將信息加載于光頻載波上的一種物理過程。調(diào)制信號是以電信號（調(diào)幅）形式作用于電聲換能器上形成變化的超聲場，當(dāng)光波通過聲光介質(zhì)時(shí)，由于聲光作用，使光載波受到調(diào)制而成為“攜帶”訊息的強(qiáng)度調(diào)制波。第2章激光技術(shù)2.4.3激光的調(diào)制的應(yīng)用實(shí)例

1.激光打印機(jī)的基本組成2.激光打印機(jī)的工作原理激光打印機(jī)以其打印速度快，打印品質(zhì)高、性能卓越、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，在人們的日常工作中越來越受到青睞。第2章激光技術(shù)激光打印機(jī)由激光掃描裝置、八角棱鏡、硒鼓、帶電電極、墨粉涂層輥、清潔器等六部分組成。激光打印機(jī)的基本組成第2章激光技術(shù)2.激光打印機(jī)的工作原理

（1）通常激光打印機(jī)的工作過程分為六步第2章激光技術(shù)2.激光打印機(jī)的工作原理

（2）激光掃描裝置激光掃描裝置包括激光器，光調(diào)制器，高頻驅(qū)動，掃描器，同步器和光偏轉(zhuǎn)器。作用是將接口電路送進(jìn)來的二進(jìn)制點(diǎn)陣信息調(diào)制在激光束上，然后掃描到感光體上。第2章激光技術(shù)2.激光打印機(jī)的激光掃描裝置

激光器是激光掃描系統(tǒng)的光源，它具有方向性好，單色性強(qiáng)，相干性高和能量集中，便于調(diào)制和偏轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。（a）激光器（b）聲光偏轉(zhuǎn)調(diào)制器激光束入射到超聲媒質(zhì)中，激光束就會產(chǎn)生衍射，聲光調(diào)制器在改變光束的傳播時(shí)還使原激光和衍射光的強(qiáng)度隨調(diào)制信號而變化

要使經(jīng)調(diào)制后的激光光束在感光硒鼓上產(chǎn)生文字和圖像，需要完成橫向（沿打印紙行的方向）和縱向兩個(gè)方向的運(yùn)動?？v向運(yùn)動可以依靠硒鼓的旋轉(zhuǎn)來完成，光束的橫向運(yùn)動則是由掃描器來完成的。（c）掃描器

第2章激光技術(shù)激光打印機(jī)的激光掃描過程由激光器發(fā)射出的激光束，經(jīng)反射鏡射入聲光偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，同時(shí)，由計(jì)算機(jī)送來的二進(jìn)制圖文點(diǎn)陣信息由接口送到字形發(fā)生器，形成需要的字形的二進(jìn)制脈沖信息。由同步器產(chǎn)生的同步信號控制９個(gè)高頻振蕩器，再經(jīng)頻率合成器和功率放大器加到聲光調(diào)制器上，對由反射鏡射入的激光束進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的光束射入多面轉(zhuǎn)鏡，再通過廣角聚焦鏡將光束聚焦后射到光導(dǎo)鼓表面上，使角速度掃描變成線速度掃描，從而完成整個(gè)掃描過程

第2章激光技術(shù)2.5.1

激光的調(diào)Q技術(shù)的定義2.5.2

激光調(diào)Q技術(shù)應(yīng)用實(shí)例2.5激光的調(diào)Q技術(shù)調(diào)Q技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，是激光技術(shù)及應(yīng)用的一個(gè)重大進(jìn)展。它將激光全部能量壓縮到寬度極窄的脈沖中發(fā)射。從而使光源的峰值功率提高幾個(gè)數(shù)量級的一種技術(shù)，同時(shí)也推動了諸如激光測距、激光雷達(dá)、高速全息照相等應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。第2章激光技術(shù)2.5.1激光的調(diào)Q技術(shù)的定義

2.調(diào)Q的過程1.品質(zhì)因數(shù)Q

Q它定義為腔內(nèi)存儲的能量與每秒中損耗的能量之比，Q值越高，越容易產(chǎn)生激光振蕩。調(diào)Q就是調(diào)節(jié)諧振腔的損耗率。激光振蕩需要足夠的增益，當(dāng)損耗過大時(shí)，增益不夠，激光停止振蕩。所以，調(diào)Q能控制激光的振蕩。Q它定義為腔內(nèi)存儲的能量與每秒中損耗的能量之比，Q值越高，越容易產(chǎn)生激光振蕩。調(diào)Q就是調(diào)節(jié)諧振腔的損耗率。激光振蕩需要足夠的增益，當(dāng)損耗過大時(shí)，增益不夠，激光停止振蕩。所以，調(diào)Q能控制激光的振蕩。第2章激光技術(shù)2.5.2激光調(diào)Q技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

1.轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q技術(shù)的示意圖2.轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q的工作原理。3.轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q的關(guān)鍵。第2章激光技術(shù)1.轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q技術(shù)的示意圖它是把脈沖激光器諧振腔的全反射鏡子用一直角棱鏡取代，該棱鏡安裝在一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子上，由于它繞垂直于腔的軸線作周而復(fù)始的旋轉(zhuǎn)，因此，構(gòu)成一個(gè)Q的值作周期變化的諧振腔。

第2章激光技術(shù)2.轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q的工作原理當(dāng)泵浦氙燈點(diǎn)燃后，由于棱鏡面與腔軸不垂直，反射損耗很大，此時(shí)腔的Q值很低，所以不能形成激光振蕩。在一時(shí)間段內(nèi)，工作物質(zhì)在光泵的激勵(lì)下，激光上升能級翻轉(zhuǎn)粒子數(shù)最大積累，同時(shí)棱鏡面也逐漸轉(zhuǎn)到接近與腔垂直的位置，腔的Q至逐漸升高，到一定時(shí)刻就形成激光震蕩，并輸出脈沖。

第2章激光技術(shù)3.轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q的關(guān)鍵要使用轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q激光器獲得穩(wěn)定的最大輸出，一個(gè)很關(guān)鍵的問題，就是準(zhǔn)確地控制延遲時(shí)間。即是要求在疝氣燈點(diǎn)燃之后需要經(jīng)過一定的延遲時(shí)間以保證反轉(zhuǎn)粒子數(shù)達(dá)到極大值（飽和值），此時(shí)恰好等于棱鏡轉(zhuǎn)到成空腔位置（兩反射鏡相平行位置）所需要的時(shí)間，使之形成激光震蕩，才能獲得最大激光功率輸出。因此，過早或過遲地產(chǎn)生激光震蕩都是不理想的。從實(shí)驗(yàn)中存在一個(gè)最佳的延遲時(shí)間。

第2章激光技術(shù)2.6.1

激光在加工業(yè)上的應(yīng)用2.6.2

激光全息技術(shù)2.6.3CD、VCD、DVD機(jī)的激光頭2.6.4

激光在軍事上應(yīng)用2.6.5

激光醫(yī)學(xué)2．6激光的應(yīng)用由于激光具有方向性好、亮度高、單色性好、相干性好等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，如激光測距、激光鉆孔和切割、地震監(jiān)測、激光手術(shù)等。激光通信使我們在地球每個(gè)角落都能進(jìn)行信息交流，激光唱盤可以使我們親耳聆聽世界名曲現(xiàn)場演奏。

第2章激光技術(shù)2.6.1激光在加工業(yè)上的應(yīng)用

激光加工是無接觸加工，對工件無直接沖擊，因此無機(jī)械變形，無沖擊噪聲；激光加工過程中無“刀具”磨損，無“切削力”作用于工件；激光加工過程中激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小。因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工最少。由于激光束易于導(dǎo)向、聚焦、實(shí)現(xiàn)方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合對復(fù)雜工件進(jìn)行加工。因此激光加工是一種極為靈活便捷的加工方法，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益好。

第2章激光技術(shù)1．激光切割

2．激光打孔

第2章激光技術(shù)3．激光焊接技術(shù)

激光焊接示意圖激光焊接汽車車身4．激光淬火技術(shù)具有加熱速度快、淬火硬度高、淬火部位可控、不需淬火介質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。第2章激光技術(shù)2.6.2激光全息技術(shù)

2．全息圖的特點(diǎn)

1.激光全息照相的基本原理

在普通攝影中,照相機(jī)拍攝的景物，只記錄了景物的反射光的強(qiáng)弱，也就是反射光的振幅信息，而不能記錄景物的立體信息。而全息攝影技術(shù)，能夠記錄景物反射光的振幅和相位。在全息影像拍攝時(shí)，記錄下光波本身以及二束光相對的位相，是立體的影像。3．全息技術(shù)的應(yīng)用全息照相一種利用波的干涉記錄被攝物體反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技術(shù)。先攝制全息圖的感光片，再將感光片顯影，最后用光照射感光片顯示物體的圖像。第2章激光技術(shù)1.激光全息照相的基本原理

（1）攝制全息圖的感光片激光光束分成兩束，一束照在反光鏡上，一束照在被攝物體上，反光鏡的反射（光一束參考光）和被攝物的反射光都照在感光片，兩束光在感光片上疊加產(chǎn)生干涉，感光底片上各點(diǎn)的感光程度不僅隨強(qiáng)度也隨兩束光的位相關(guān)系而不同。所以全息攝影不僅記錄了物體上的反光強(qiáng)度，也記錄了位相信息，位相是由實(shí)物與參考光線之間位置差異造成的。感光片顯影后成為全息圖。第2章激光技術(shù)（2）攝制全息感光片條件

（3）全息圖再現(xiàn)立體圖全息圖并不直接顯示物體的圖象，用一束激光照射全息圖，這束激光的頻率和傳輸方向應(yīng)該與參考光束完全一樣，于是就可以再現(xiàn)物體的立體圖象。人從不同角度看，可看到物體不同的側(cè)面,就好像看到真實(shí)的物體一樣，只是摸不到真實(shí)的物體。這是因?yàn)榧す馐谌D的干涉條紋上衍射而重現(xiàn)原物的光波。為了滿足產(chǎn)生光的干涉條件，通常要用相干性好的激光作光源，而且光和照射物體的光是從同一束激光分離出來的。第2章激光技術(shù)2．全息圖的特點(diǎn)

（1）全息圖的一小部分就可再現(xiàn)整個(gè)物體在攝制全息圖時(shí)感光片上，每一點(diǎn)都接收到整個(gè)物體反射的光，因此，全息圖的一小部分就可再現(xiàn)整個(gè)物體。（2）白光再現(xiàn)物體的照片用感光乳膠厚度等于幾個(gè)光波波長的感光片，可在乳膠內(nèi)形成干涉層，制成的全息圖可用白光再現(xiàn)。（3）立體感和色彩豐富如果用紅、綠和藍(lán)三種顏色的激光分別對同一物體用厚乳膠感光片上攝制全息照片，經(jīng)適當(dāng)?shù)娘@影處理后，可得到能在白光（太陽光或燈光）下觀察的有立體感和豐富色彩的彩色全息圖。第2章激光技術(shù)3．全息技術(shù)的應(yīng)用

全息照相在觀賞、防偽、印刷、包裝、信號記錄、形變計(jì)量、計(jì)算機(jī)存儲、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究、軍事技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。另外紅外、微波和超聲全息技術(shù)，全息電影和全息電視也有很重要的應(yīng)用。

激光防偽標(biāo)簽第2章激光技術(shù)2.6.3CD、VCD、DVD機(jī)的激光頭

2．激光頭工作原理1．激光頭的基本組成CD、VCD、DVD光盤上有凹坑，凹坑代表光盤存儲的信息，DVD-ROM的凹坑小，CD-ROM的凹坑大第2章激光技術(shù)1．激光頭的基本組成一部分為物鏡機(jī)構(gòu)，俗稱光學(xué)頭；另一部分是將其余各鏡片、激光發(fā)射二極管和光敏接收器安裝在同一個(gè)腔體內(nèi)，俗稱激光槍。光學(xué)頭安裝在激光槍上面，通過螺釘聯(lián)成一個(gè)整體，構(gòu)成激光頭組件。激光頭由激光產(chǎn)生（發(fā)射）系