激光原理第1章
激光原理与器件
第一章
激光的基本原理
华南师范大学信息光电子科技学院
周炳琨,俞宽新,伍长征,教材与参考书
“激光原理”,国防工业出版社
“激光原理与激光技术”,北京工业大学出版社“激光物理学”复旦大学出版社
概述
一、激光的理论基础:爱因斯坦的受激辐射理论二、第一台激光器:1960年梅曼发明的红宝石激光器三、激光的特性:
单色性好
方向性好
亮度高
(或者说激光具有很高的梁子简并度)
四、应用
1、工业加工3、医学上的应用5、光通信
2、军事上的应用4、信息存储6、科学研究
工业应用
工业应用
医学
美容
航天
军事
测距,敌我识别,通信,制导
科研
光纤激光精密加工设备
心血管支架的切割
精密齿轮的切割
线路网板的切割
喷墨机喷嘴的打孔
手机面板的切割
3、相空间、相格
对于微观粒子,人们可以用广义的笛卡儿坐标x ,y ,z ,P x ,P y ,P z 所支撑的六维空间来描述其运动状态,此空间称为相空间。其中,(x ,y ,z )为位置坐标,(P x ,P y ,P z )为动量坐标。在三维运动情况下,测不准关系决定一个光子态对应的
3
相空间体积元为Δx Δy Δz ΔP x ΔP y ΔP z ≈h
由平面驻波的动量可以求得ΔP x =2h Δk x , ΔP y =2h Δk y , ΔP z =2h Δk z
结论:一个光波模等效于一个光子态。一个光波模和一个
光子态占有相同的空间体积。
结论
1、相格空间体积=一个光波模(光子态) 占有的体积=相干体积;2、一个光波模式等效于一个光子态;
3、属于同一光子态的光子是相干的。他们具有相同的频率,相同的传播方向,相同的初始相位和相同的偏振态。
5、光子简并度
处于同一光子态的光子数称作为光子的简并度。由于光子的玻色——爱因斯坦统计性质,光子可以实现很高的光子简并度。