激光简史、发展与应用

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1、激光原理与技术·原理部分第一讲激光简史、发展与应用课程简介先修科目几何光学物理光学量子力学数学物理方法参考书目激光原理　国防工业出版社　2000年版周炳琨等编量子电子学　科学技术出版社　1983年版AmnonYariv，刘颂豪等翻译Lasers,AnthonyE.Siegman,Maple-VailBookManufacturingGroup,1986PrinciplesofLasers,OrazioSvelto,PlenumPress,1998什么是激光？什么是激光？什么是激光？1.1激光简史什么是激光？LASER：LightAmplifica

2、tionbyStimulatedEmissionofRadiation激光：受激辐射光放大1.1激光简史史前时代17世纪—对光的本性的探求：波动说：以一定方式沿空间传输的波动过程，惠更斯、虎克；微粒说：以经典方式运动着的微小粒子，牛顿；19世纪：光的波动本性有了进一步发展电磁场理论、麦克斯韦方程组1.1激光简史19世纪下半页发展起来的电磁场理论能够解释光的反射、折射、干涉、衍射、偏振和双折射等现象；然而到了20世纪初，出现了黑体辐射、原子线状光谱、光电效应、光化学反应和康普顿散射等实验现象，其中某些涉及到光与物质相互作用时能量与动量交换特征的就无

3、法用当时的经典理论来解释。1.1激光简史黎明前的黑暗1900年，普朗克提出了能量量子化概念，并因此获得1918年诺贝尔物理学奖；1905年，爱因斯坦提出光子假说并成功解释了光电效应，并因此获得1921年诺贝尔物理学奖；"inrecognitionoftheservicesherenderedtotheadvancementofPhysicsbyhisdiscoveryofenergyquanta""forhisservicestoTheoreticalPhysics,andespeciallyforhisdiscoveryofthelawofth

4、ephotoelectriceffect"1.1激光简史1913年，玻尔借鉴了普朗克的量子概念提出了全新的原子结构模型，并因此获得1922年诺贝尔物理学奖；1917年，爱因斯坦在玻尔的原理结构基础上，提出了受激辐射理论，为激光的出现奠定了理论的基础；1928年，Landenburg证实了受激辐射和“负吸收”的存在；"forhisservicesintheinvestigationofthestructureofatomsandoftheradiationemanatingfromthem"1.1激光简史1940年，V.AFabrikant在其博士

5、论文中提出了产生粒子数反转的实现方法，粒子数反转是MASER/LASER产生的必要条件。1.1激光简史1947年，Lamb和Reherford在氢原子光谱中发现了明显的受激辐射，这是受激辐射第一次被实验验证。Lamb由于在氢原子光谱研究方面的成绩获得1955年诺贝尔物理学奖；1950年，Kastler提出了光学泵浦的方法，两年后该方法被实现。他因为提出了这种利用光学手段研究微波谐振的方法而获得诺贝尔奖。"forhisdiscoveriesconcerningthefinestructureofthehydrogenspectrum""forthe

6、discoveryanddevelopmentofopticalmethodsforstudyingHertzianresonancesinatoms"1.1激光简史突破1951年,Townes提出受激辐射微波放大，即MASER的概念。1954年，第一台氨分子Maser建成，首次实现了粒子数反转，其主要作用是放大无线电信号，以便研究宇宙背景辐射。Townes由于在受激辐射放大方面的成就获得1964年诺贝尔物理学奖。"forfundamentalworkinthefieldofquantumelectronics,whichhasledtothec

7、onstructionofoscillatorsandamplifiersbasedonthemaser-laserprinciple"1.1激光简史1956年NicolaasBloembergen在哈弗大学提出了固态微波激射器的概念，于1956年10月在PhysicalReview上发表了一篇有决定意义的文章，第一台成功的设备几个月后在Bell实验室研制出来。1958年Schawlow和Townes在PhysicalReviewLetters上发表论文“InfraredandOpticalMaser”，标志着激光作为一种新事物登上了历史舞台。1

8、.1激光简史1959年，GordonGould发表论文“TheLASER:LightAmplificationbyStimulatedE