光电子结课论文

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1、简述激光器摘要：激光是光电子技术发展的及时，正是激光的诞生，开辟了光电子技术的新天地。激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它也使人们终于有能力驾驭尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和Y射线）的能力。很多人将激光器的发明作为了光电子技术发展的开端，同时激光科学技术的兴起也使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。关键字：激光；激光器；分类；介绍；发展趋势正文所谓光电子器件，广义上讲是指通过以光电互相转换为主要形式的光效应完成信息或能量转换的功能性器件。它是光电系统及具应用的基础，它是光学和电了学与其应用

2、Z间以及与其它学科Z间联系的觅要纽带，因此它对光学和电了学以及相关学科的发展起着关键性的促进作用。由于光电子器件的种类有很多，木文重点简述了激光器这一重要的光电子器件。从光电子技术研究的初期开始，人们就在不停的探索具应用价值，而且军事应用被优先考虑，并通入了大量的人力、物理和财力。70年代初，美军在对越战争屮用激光器导弹一举摧毁了曾经普通炸弹付出很大代价都没有炸毁的一座桥梁，当时还盛传美军准备在越南战场使用激光致盲武器，谋求去的心理威慑的作用。现在，激光器的波长覆盖了从软X射线到远红外的各个波段，最高的峰值功率可达10叫「量级，最高平均功率达到兆瓦级最窄脉宽达1O“S量级，最高频率稳定度达1

3、0",调谐范围从190nm到同时其结构、工艺日趋成熟，稳定性,可靠性和操作性显著改进，成为出战士、工人、医生和其他专业人员等稍加训练就能运用自如的仪器设备或工具，而不再需要专业工程师精心操作和维护了。一、激光产生的条件激光产生的两个必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式数，要形成稳定的激光输出还要满足起振和稳定振荡两个充分条件。粒了数反转分布指能级上的粒了数分布满足条件丛〉丝，相应地有8281dp(uG>0,表示光束在粒子数反转分布状态下的工作物质中的匸作物质中传播时，光能密度将不断增加。我们称这种状态的物质为激活介质。耍想得到方向性很好、单色性很好的激光，仅有激活介质时不够的，这是因为：第

4、一：在反转分布能级间的受激发射可以沿各个方向产生，且传播一定的距离后就射出工作物质，难以形成极强的光束；第二，激发处的光可以有很多频率,对应很多模式，每一模式的光都将携带能量，难以形成单色亮度很强的激光。欲使光束进一步加强，就必须使光束來冋往复地通过激活介质，使Z不断地沿某一方向得到放大，并减少振荡模式数忖。由于光束在腔内多次的来回反射，极少频率的光满足干涉相长条件，光强得到加强，频率得到筛选，特别是在谐振腔轴线方向，可以形成光强最强、模式数目最少的激光振荡，而和轴线有较大夹角的光束，则由侧面逸出激活介质，不能形成激光振荡。光在谐振腔内传播时，曲于乩<1,光在镜面上总有一部分投射损失，且镜而

5、和激活介质总还存在着西都、散射等损失，因而只有光的增益能超过这些损失时，光波才能被放大，从而在腔内振荡起来，这就是说，记挂更年期必须满足某个条件才能“起振”，称这个条件为振荡阈值条件。往返一次光束强度变化过程为I}==1足,【3二1屁,打=厶&，于是14=I.RxR2G[如果z4/0,则随着振荡的不断进行，光强逐渐加强，形成有效的激光振荡。课件，形成激光振荡的条件为i4>4于是，激光振荡必须满足的最起码条件为R.Rfil=1由Z可得增益的阈值为G(必—又G(u)〃严(弘邑—NJKg(

6、u)于是由此还可推出激光振荡的反转粒子数阈值公式(N幻_N)=-11诃心=_4兀glR}R22g2e_K2LgaTA21Z2g2Lg(u)理论和时间结果表明：当入射光强度足够弱时，增益系数与光强无关，是一个常量；而当入射光强增加到一定成都时，增益系数将随光强的增人而减小，即G(u)应写为G(uJ)。这种G(u,/)随着/的增大而减小的现象，称为增益饱和效应。它是激光器建立稳态振荡过程的稳定振荡条件。设想某种工作物质在泵浦作用下(无外加光场)实现了粒子数反转，HPN』一业>0Sigx当外加光强出现时，感应了耳―厶的受激发射和E^E2的受激吸收，两种过程的概率和等(巴严％2),由于%<%，因

7、而耳―厶的粒子数大于E^E2的粒了数，其结果使新平衡下的反转粒了数NvN°,G(u)变小；由于外加光场/(u)越强，造成粒子数反转的减少就越严重，因而随着往返振荡，/(u)不断增大，使得G(u)不断减小，知道光所获得的增益恰好等于在激光腔内的损耗，就建立了稳态的振荡，形成了稳定的激光输出。二、激光的特点激光的特点主要表现在以卜-四个方血：①激光具有激光极好的方向性②激光的单色性非常好③激光的相干性好④激光具有