激光与物质相互作用基础课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《激光与物质相互作用基础课件.pptx》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 激光 物质 相互作用 基础 课件
- 资源描述:
-
1、设计:李波设计:李波提纲提纲二、材料对激光的反射与吸收二、材料对激光的反射与吸收三、激光作用材料的能量传输三、激光作用材料的能量传输 四、本章小结四、本章小结一、激光束的特性与描述一、激光束的特性与描述设计:李波设计:李波一、激光束的特性与描述一、激光束的特性与描述1.1 1.1 激光束的特点激光束的特点1.2 1.2 激光束的空间特性激光束的空间特性1.3 1.3 激光束的空间特性激光束的空间特性1.4 1.4 激光束的频谱特性激光束的频谱特性1.5 1.5 激光束的偏振特性激光束的偏振特性设计:李波设计:李波+ 平行的+ 单色的+ 相干的 高功率密度高功率密度 非接触非接触 无磨损无磨损
2、高精度高精度a) 激光激活介质激光激活介质 (气体, 固体 或 半导体)b) 激励源激励源 (泵浦灯, 半导体 或 放电激励)c) 光学谐振腔光学谐振腔 (全反和部分反射镜)- 发散的- 多色的- 不相干的电灯泡激光束c)c)b)a)产生产生特性特性优势优势激光激光设计:李波设计:李波一、激光束的特性与描述一、激光束的特性与描述思考题思考题1 1、从激光束的特性分析,激光束为什么、从激光束的特性分析,激光束为什么能用于热加工,对激光与物质相互作用能用于热加工,对激光与物质相互作用有什么益处?有什么益处?2 2、如何理解、如何理解M M2 2因子是一个不变量?因子是一个不变量?3 3、理解聚焦半
3、径、焦深之间的关系,如、理解聚焦半径、焦深之间的关系,如何应用?何应用?设计:李波设计:李波1.1 1.1 激光束的特点激光束的特点(1 1) 方向性好方向性好 (发散角(发散角10 10 -4-4弧度)弧度)一束激光射到一束激光射到3838万万kmkm的月球的月球上,光斑的直径只有上,光斑的直径只有2km2km手电筒的光射到手电筒的光射到m m处,处,扩展成很大的光斑。扩展成很大的光斑。 对加工的意义:对加工的意义:发散角小、聚焦光斑小,聚焦能力发散角小、聚焦光斑小,聚焦能力密度高。密度高。 利用激光准直仪可使利用激光准直仪可使长为长为2.5km的隧道掘进偏的隧道掘进偏差不超过差不超过16n
4、m. 激光准直、导向和测距就是利激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。用方向性好这一特性。 fd设计:李波设计:李波(2 2) 单色性好单色性好单色性最好的氪灯单色性最好的氪灯Kr86 =4.710-3 nm 稳频稳频HeNe激光器激光器 910 nm- 激光的单色性比普通光高激光的单色性比普通光高 倍倍. .1010对加工的意义:对加工的意义: 与相干性好对应,另外,与相干性好对应,另外,聚焦球差小聚焦球差小 由于激光的单色性好,为由于激光的单色性好,为精密度仪器测量和激励某些精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。极为有利的手段。设计
5、:李波设计:李波(3 3)亮度极高)亮度极高 激光是当代最亮的光源,只有氢弹激光是当代最亮的光源,只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是太阳光亮度大约是10103 3瓦瓦( (厘米厘米2 2. .球面球面度度) ),而一台大功率激光器的输出光亮,而一台大功率激光器的输出光亮度经太阳光高出度经太阳光高出7 71414个数量级。个数量级。设计:李波设计:李波激光的能量在空间上、在时间上高度集中激光的能量在空间上、在时间上高度集中光能量不仅在空间上高度光能量不仅在空间上高度集中,同时在时间上也可集中,同时在时间上也可高度集中,因而可以在一高度集中
6、,因而可以在一瞬间产生出巨大的光热。瞬间产生出巨大的光热。在工业上,激光打孔、切割和焊接。在工业上,激光打孔、切割和焊接。医学上视网膜凝结和进行外科手术。医学上视网膜凝结和进行外科手术。在测绘方面,可以进行地球到月球之间距离的在测绘方面,可以进行地球到月球之间距离的测量和卫星大地测量。测量和卫星大地测量。在军事领域,可以制成摧毁敌机和导弹的激光在军事领域,可以制成摧毁敌机和导弹的激光武器武器 设计:李波设计:李波(a a)时间相干性:波场中同一点不同时刻光波场)时间相干性:波场中同一点不同时刻光波场特性的相关性。此相干性来源于原子发光的间断性。特性的相关性。此相干性来源于原子发光的间断性。描述
7、时间相干描述时间相干性的等效物理性的等效物理量:量:相干时间:相干时间:c相干长度:相干长度:cL谱线宽度:谱线宽度:1ccLcc(b b)空间相干性:波场中不同点在同一时刻光波场特性)空间相干性:波场中不同点在同一时刻光波场特性的相关性。此相干性来源于光源中不同原子发光的独立性。的相关性。此相干性来源于光源中不同原子发光的独立性。(4 4) 相干性好相干性好 普通光源的缺陷普通光源的缺陷:增大相干面积、相干长度与增大相干光强是:增大相干面积、相干长度与增大相干光强是矛盾的!矛盾的!激光光源激光光源:是把大的相干光强与好的相干性结合起来的强相:是把大的相干光强与好的相干性结合起来的强相干光源。
8、干光源。设计:李波设计:李波激光相干性激光相干性l空间相干性好,有的激光波面上各个点几乎都是相干光源。空间相干性好,有的激光波面上各个点几乎都是相干光源。l时间相干性好(时间相干性好( 10 - 8埃),相干长度可达几十公里。埃),相干长度可达几十公里。 普通光源的光是向四面八方发射的,光能无法高度集中。普普通光源的光是向四面八方发射的,光能无法高度集中。普通光源上不同点发出的光在不同方向上、不同时间里都是杂乱通光源上不同点发出的光在不同方向上、不同时间里都是杂乱无章的,经过透镜后也不可能会聚在一点上。无章的,经过透镜后也不可能会聚在一点上。 激光与普通光相比则大不相同。因为它的频率很单纯,从
9、激光与普通光相比则大不相同。因为它的频率很单纯,从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播,可以用透激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播,可以用透镜把它们会聚到一点上,把能量高度集中起来。镜把它们会聚到一点上,把能量高度集中起来。 设计:李波设计:李波小结小结(1 1)方向性好:)方向性好:发散角小、聚焦光斑小,聚焦能力发散角小、聚焦光斑小,聚焦能力密度高。密度高。(2 2)单色性好)单色性好: :为精密度仪器测量和激励某些化学为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。聚焦色反应等科学实验提供了极为有利的手段。聚焦色差小。差小。(3 3)亮度极高:能量密度高
10、,能量光电子的应用基)亮度极高:能量密度高,能量光电子的应用基础。材料加工、医疗、武器等。础。材料加工、医疗、武器等。(4 4)相关性高:获得高的相关光强,从激光器发出)相关性高:获得高的相关光强,从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播,可以用的光就可以步调一致地向同一方向传播,可以用透镜把它们会聚到一点上,把能量高度集中起来。透镜把它们会聚到一点上,把能量高度集中起来。设计:李波设计:李波1.2 1.2 激光束的空间特性激光束的空间特性A A 光束半径光束半径(a a) 1/e1/e2 2 定义定义:对于旋转对称光束,在光强(光功:对于旋转对称光束,在光强(光功率密度)分布曲线率密度
11、)分布曲线I(r)I(r)上(上(r r为径向坐标),最大值为径向坐标),最大值I Imaxmax的的1/e1/e2 2 处二点间距离之半定义为束宽处二点间距离之半定义为束宽2maxe/IIe)(e(b b) 86.5%86.5%环围功率(能量)环围功率(能量):即光强分布曲线:即光强分布曲线I I(r r)上占总功率(能量)上占总功率(能量)86.586.5处二点间距离之半定义束处二点间距离之半定义束宽宽86.5%0%5 .860)I(%5 .86)I(rdrrrdrr设计:李波设计:李波(c c)二阶矩阵定义:)二阶矩阵定义: 首先定义光束的重心首先定义光束的重心设计:李波设计:李波B B
12、、光束传输与特征参数的定义、光束传输与特征参数的定义高斯光束传输公式:高斯光束传输公式:Z Z0 0:束腰位置;:束腰位置; W W0 0:束腰半径;:束腰半径; :远场发散角:远场发散角设计:李波设计:李波C C、光束传输因子、光束传输因子K K与衍射倍率因子与衍射倍率因子M M2 2光束传输过程中,光束传输过程中,M M2 2因子是一个不变量因子是一个不变量光束参数乘积(光束参数乘积(BPPBPP)设计:李波设计:李波D D、横向模式、横向模式矩形厄米高斯光束矩形厄米高斯光束设计:李波设计:李波圆形拉盖尔高斯光束圆形拉盖尔高斯光束设计:李波设计:李波平凹腔的数值计算平凹腔的数值计算计算的光
展开阅读全文