激光与强脉冲光基础培训.ppt

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1、激光与强脉冲光的基本原理及临床应用1960年：Maiman发明第一台红宝石激光，获得诺贝尔物理学奖激光发展历史Maiman,T.H.:1960,Nature,187,493.光的基础知识：分类电磁辐射是能量的一种基本形式具有波的特性和粒子特性电磁辐射波包括：无线电、微波、红外线、可见光、紫外线、X线、和咖玛线产生激光的基本要素：1.产生激光的物质(激光介质)2.激励源3.光学放大器激光是一种电磁波常见光源热灯丝或煤气燃烧宽带光谱（白色是所有颜色的混合）向各方向散发或许是连续的或脉冲的（“闪光灯”）有限聚焦性能激光发射原理自发辐射：在一个体系中，热平衡时低能级的粒子数总比高能

2、级的粒子数目多。高能级的粒子总是向低能级跃迁而趋于稳定，多余能量转变为光子向外辐射。受激吸收：低能级的粒子如吸收外来光子的能量可激发到高能级上去。受激辐射：受激吸收后，高能级粒子向低能级跃迁同时，发射一个与外来光相同的光子。产生激光的条件：受激辐射＞受激吸收。电磁波Cynosure,Inc.波长=颜色振幅=强度激光的形成Cynosure,Inc.基态激发态激光的形成Cynosure,Inc.激发态基态受激吸收第一步激光的形成过程单个光子受激辐射两个相干光子第二步光的类型波形波谱滤色光激光Filter白光激光的物理特性－高单色性：用于精确测量物体的长度。激光的物理特性－高定向

3、性方向性：用于定位、导向、测距等。医学上用作普通手术刀和微手术刀（直接对DNA等生物大分子进行切割或对接）。普通光源：光射向四面八方探照灯：光投射到月球上（离地40万公里），光斑直径将扩大到1000公里以上。激光：光投射至月球上，光斑的直径散开只有两公里多。激光的物理特性－相干性：a.时间相干性:从激光器输出口不同空间发出的光位相差恒定,方向一致,波长相同,此种相干性称时间相干性。即从光源不同点发出的光有相干性称时间相干性。b.空间相干性:从光源同一点在不同时间发出的光如有恒定的位相关系,方向和波长也相同,此种相干性称空间相干性。激光的相干性用于全息照相、激光衍射激光的物理

4、特性－高亮度性激光是目前世界上最亮的光源二氧化碳激光管比日光灯管亮度高100亿倍激光器的亮度可以做到比太阳表面亮度高1010倍医学上切割组织、气化表浅肿瘤都是利用激光的高亮度性所产生的高温效应。激光的特点___5.高能量密度能量在空间和时间上高度集中。激光武器；激光切割金属；炭化和气化组织。激光的颜色波长决定了激光的颜色，不同波长的激光表现为不同颜色的光为了获取不同波长的光，需要不同的激光介质激光器种类_激光器有很多种，可从不同角度分类：一、工作物质——1、气体激光介质是气体，如：CO2,He-Ne,Argon；2、液体激光介质是液体，如染料激光；3、固体激光介质是固体，如

5、：钕：钇铝石榴石、红宝石、紫翠石、铒、钬；4、半导体激光器等如：GaAs。二、激励方式——电激励、光激励、热激励、化学激励激光器等三、工作方式——连续波、准连续波、脉冲(巨脉冲)、锁膜、调Ｑ激光器等四、激光波长——红外、紫外、可见光、射线激光器等激光器类型x-rayscosmicrays电视和收音机策波准分子氩倍频染料红宝石翠绿宝石Nd:YAG铒:YAGCO2190-390488-514532577-6307556941064294010600紫外的可见的红外线400nm700nm钬2100常见激光器及其特性类型名称工作物质波长(μm)激励方式特征气体激光器原子He-NeH

6、e-Ne0.6328气体放电广泛分子CO2CO210.6气体放电高功率输出N2N20.3371气体放电无谐振腔离子Ar+Ar+0.4880气体放电常用作泵浦源He-CdHe-Cd0.4416气体放电固体激光器红宝石Cr3+－Al2O30.6943光泵浦应用广泛，可得到高功率输出Nd3+－YAGNd3+－YAG1.06光泵浦钕玻璃Nd3+1.06光泵浦液体激光器染料染料0.585激光泵浦波长可调半导体激光器GaAs/GaAlAsGaAs0.85电流注入短波长通信InP/InGaAsPInP1.30电流注入长波长通信激光的工作方式图连续激光准脉冲激光脉冲激光产生不同激光的方法：

7、2.通过激光波长转换方法:1）应用非线性光学:倍频(SHG);3HG,4HG,5HG,OPO等2）固体染料波长转换片KTP晶体1064nm532nm激光计量及有关参数1.能量（E）概念：脉冲输出的激光器，其每一脉冲所具有的做功能力。单位：焦耳（J）相关参数：脉冲幅度--脉冲可有多种形状，脉冲所能达到的最大值脉冲宽度--脉冲的持续时间脉冲频率--周期性重复的脉冲每秒出现的个数脉冲周期--频率的倒数峰值功率--脉冲能量与脉冲宽度之比平均功率--脉冲能量与脉冲频率的乘积激光计量及有关参数2.功率（P）概念：连续输出的激光