《原子物理學》：激光基礎(chǔ)（使用）

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1、1激光的發(fā)展及現(xiàn)狀激光的發(fā)展及現(xiàn)狀激光的發(fā)展（光輻射理論的發(fā)展）激光的發(fā)展（光輻射理論的發(fā)展）LASERLASERLight amplification by stimulated Light amplification by stimulated emission of radiationemission of radiation1717世紀世紀 光的本性光的本性1919世紀世紀 光的波動本性理論有進一步發(fā)展光的波動本性理論有進一步發(fā)展1919世紀下半葉世紀下半葉 麥克斯韋方程組麥克斯韋方程組2020世紀初世紀初 出現(xiàn)出現(xiàn)黑體輻射黑體輻射、原子線狀光譜、光電效應(yīng)、原子線狀光譜、光電效應(yīng)、光化

2、學效應(yīng)等光化學效應(yīng)等21900 1900 普朗克提出：電磁輻射源體系能量量子普朗克提出：電磁輻射源體系能量量子 化化 黑體輻射定律黑體輻射定律1905 1905 愛因斯坦提出光子說愛因斯坦提出光子說1916 1916 愛因斯坦提出愛因斯坦提出受激輻射受激輻射的概念的概念1930 1930 電磁輻射場與原子體系相互作用時可能發(fā)生三電磁輻射場與原子體系相互作用時可能發(fā)生三 種過程種過程1905 1905 微波技術(shù)產(chǎn)生微波技術(shù)產(chǎn)生31951 Townes1951 Townes提出受激微波放大（提出受激微波放大（MaserMaser）1954 1954 氨分子微波發(fā)射器（實現(xiàn)氨分子微波發(fā)射器（實現(xiàn)粒子

3、數(shù)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)）1958 Schawlow1958 Schawlow、TownesTownes設(shè)計了激光器設(shè)計了激光器1960 Ruby1960 Ruby激光出光（休斯實驗室激光出光（休斯實驗室MaimanMaiman、LambLamb） HeHeNeNe Laser Laser出光（貝爾實驗室出光（貝爾實驗室JaverJaver）1961 1961 長春光機所長春光機所Ruby LaserRuby Laser1962 He1962 HeNeNe Laser Laser出光出光1964 1964 上光所成立上光所成立4 Invented by a Stanford EE and Physic

4、s graduate Working in the Hughes Research LabsMay 17, 1960: Ted Maimans ruby laser567891011 普通光源普通光源-自發(fā)輻射自發(fā)輻射 激光光源激光光源-受激輻射受激輻射 激光又名鐳射激光又名鐳射 (Laser)， 它的全名是它的全名是“輻射的受激發(fā)射光放大輻射的受激發(fā)射光放大”。(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)12一一. 特點：特點：方向性極好方向性極好（發(fā)散角（發(fā)散角10 -4弧度）弧度）脈沖瞬時功率大脈沖瞬時功率大（可達（可

5、達10 14瓦）瓦） 空間相干性好，有的激光波面上空間相干性好，有的激光波面上 各個點都是相干光源。各個點都是相干光源。 時間相干性好（時間相干性好（ 10 - 8埃），埃）， 相干長度可達幾十公里。相干長度可達幾十公里。相干性極好相干性極好亮度極高亮度極高13 按工作方式分按工作方式分 連續(xù)式（功率可達連續(xù)式（功率可達104 W） 脈沖式（瞬時功率可達脈沖式（瞬時功率可達1014 W ） 三三 . 波長：波長：極紫外極紫外可見光可見光亞毫米亞毫米 (100 n m ） （1.222 m m ）二二 . 種類：種類： 固體（如紅寶石固體（如紅寶石Al2O3） 液體（如某些染料）液體（如某些染料

6、） 氣體（如氣體（如He-Ne，CO2） 半導體（如砷化鎵半導體（如砷化鎵 GaAs） 按工作物質(zhì)分按工作物質(zhì)分141 粒子數(shù)按能級的統(tǒng)計分布粒子數(shù)按能級的統(tǒng)計分布 原子的激發(fā)原子的激發(fā) 由大量原子組成的系統(tǒng)，在溫度不太低的由大量原子組成的系統(tǒng)，在溫度不太低的 平衡態(tài)，原子數(shù)目按能級的分布服從平衡態(tài)，原子數(shù)目按能級的分布服從 玻耳茲曼統(tǒng)計分布：玻耳茲曼統(tǒng)計分布： kTEnneN 15 若若 E2 E 1，則兩能級上的原子數(shù)目之比，則兩能級上的原子數(shù)目之比 11212 kTEEeNN 數(shù)量級估計：數(shù)量級估計：T 103 K；kT1.3810-20 J 0.086 eV;E 2-E 11eV;10

7、860112 51012.kTEEeeNN16但要產(chǎn)生激光必須使原子激發(fā)但要產(chǎn)生激光必須使原子激發(fā);且且 N2 N1,稱粒子數(shù)反轉(zhuǎn)稱粒子數(shù)反轉(zhuǎn)(population inversion)。 原子激發(fā)的幾種基本方式：原子激發(fā)的幾種基本方式： 1氣體放電激發(fā)氣體放電激發(fā) 2原子間碰撞激發(fā)原子間碰撞激發(fā) 3光激發(fā)光激發(fā)(光泵光泵)視頻視頻視頻視頻17 2 自發(fā)輻射自發(fā)輻射 受激輻射和吸收受激輻射和吸收一一. 自發(fā)輻射自發(fā)輻射(spontaneous radiation) 設(shè)設(shè) N1 、N2 單位體積中處于單位體積中處于E1 、E2 能級的原子數(shù)。能級的原子數(shù)。 單位體積中單位時間內(nèi)，單位體積中單位時

8、間內(nèi)， 從從E2 E1自發(fā)輻射自發(fā)輻射 的原子數(shù)：的原子數(shù)： 2NdtdN 自發(fā)自發(fā)21E2E1N2N1h 18寫成等式寫成等式 22121NAdtdN 自發(fā)自發(fā) 21 自發(fā)輻射系數(shù)，單個原子在單位自發(fā)輻射系數(shù)，單個原子在單位 時間內(nèi)發(fā)生自發(fā)輻射過程的概率。時間內(nèi)發(fā)生自發(fā)輻射過程的概率。 各原子自發(fā)輻射的光是獨立的、各原子自發(fā)輻射的光是獨立的、 無關(guān)的無關(guān)的 非相干光非相干光 。19二受激輻射二受激輻射 (stimulated radiation)E2E1N2N1全同光子全同光子h 設(shè)設(shè) （ 、）溫度為溫度為時時, 頻率為頻率為 = (E2 - E1) / h附近，單位頻率間隔的附近，單位頻率

9、間隔的 外來光的能量密度。外來光的能量密度。20 單位體積中單位時間內(nèi)，從單位體積中單位時間內(nèi)，從E E 受激輻射的原子數(shù)：受激輻射的原子數(shù)：2N)T(dtdN、受激受激 21寫成等式寫成等式 221NTBdtdN、受激受激 21 B21受激輻射系數(shù)受激輻射系數(shù)21W21 單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生 受激輻射過程的概率。受激輻射過程的概率。221NWdtdN21 受激受激則則受激輻射光與外來光的頻率、偏振方向、受激輻射光與外來光的頻率、偏振方向、相位及傳播方向均相同相位及傳播方向均相同-有光的放大作用有光的放大作用。令令 W21 = B21 （ 、T）22三三 . 吸收吸

10、收(absorption)E2E1N2N1h 上述外耒光也有可能被吸收，使原子上述外耒光也有可能被吸收，使原子 從從E1E2。單位體積中單位時間內(nèi)因吸收外來光而從單位體積中單位時間內(nèi)因吸收外來光而從 E1E2 的原子數(shù)：的原子數(shù)： 112NT,dtdN 吸收吸收23寫成等式寫成等式11212NWdtdN 吸收吸收 B12 吸收系數(shù)吸收系數(shù)令令 W12=12 ( 、T) W12 單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生 吸收過程的概率。吸收過程的概率。 11212NT,BdtdN 吸收吸收24A21 、B21 、B12 稱為愛因斯坦系數(shù)。稱為愛因斯坦系數(shù)。愛因斯坦在愛因斯坦在 1年從理論

11、上得出年從理論上得出1233218BChA 愛因斯坦的受激輻射理論為六十年代初實驗上愛因斯坦的受激輻射理論為六十年代初實驗上獲得激光奠定了理論基礎(chǔ)。獲得激光奠定了理論基礎(chǔ)。沒有實驗家沒有實驗家,理論家就會迷失方向。理論家就會迷失方向。沒有理論家沒有理論家,實驗家就會遲疑不決。實驗家就會遲疑不決。B21 = B12253 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)一一. 為何要粒子數(shù)反轉(zhuǎn)為何要粒子數(shù)反轉(zhuǎn) (population inversion) 22122121NWNT,BdtdN 受激受激 11211212NWNT,BdtdN 吸收吸收從從E2 E1 自發(fā)輻射的光，可能引起自發(fā)輻射的光，可能引起受激輻射過程，也

12、可能引起吸收過程。受激輻射過程，也可能引起吸收過程。26必須必須 N2 N1（ 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)）。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)）。因因 B21=B12 W21=W12產(chǎn)生激光必須產(chǎn)生激光必須 吸收吸收受激受激 dtdNdtdN122127二粒子數(shù)反轉(zhuǎn)舉例二粒子數(shù)反轉(zhuǎn)舉例 例例. He一一Ne 氣體激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)氣體激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn) He -Ne 激光器中激光器中He是輔助物質(zhì)，是輔助物質(zhì)，Ne是是激活物質(zhì)激活物質(zhì)，He與與 Ne之比為之比為51 1011。28亞穩(wěn)態(tài)亞穩(wěn)態(tài) 電子碰撞電子碰撞 碰撞轉(zhuǎn)移碰撞轉(zhuǎn)移 亞穩(wěn)態(tài)亞穩(wěn)態(tài)29He-Ne激光管的工作原理：激光管的工作原理： 由于由于電子的碰撞電子的碰撞, ,He

13、被激發(fā)被激發(fā)( (到到2 23 3S和和2 21 1S能級能級) ) 的概率比的概率比 Ne 原子被激發(fā)的概率大；原子被激發(fā)的概率大； 在在He 的的2 23 3S，2 21 1S這兩個能級都是亞穩(wěn)態(tài)，這兩個能級都是亞穩(wěn)態(tài)， 很難回到基態(tài)；很難回到基態(tài)； 在在He的這兩個激發(fā)態(tài)上的這兩個激發(fā)態(tài)上 集聚了較多的原子。集聚了較多的原子。 由于由于Ne的的 5 5S 和和 4 4S與與 He的的 2 21 1S和和 2 23 3S的的 能量幾乎相等，當兩種原子相碰時非常能量幾乎相等，當兩種原子相碰時非常 容易產(chǎn)生能量的容易產(chǎn)生能量的“共振轉(zhuǎn)移共振轉(zhuǎn)移”；30（要產(chǎn)生激光，除了增加上能級的粒子數(shù)外，（

14、要產(chǎn)生激光，除了增加上能級的粒子數(shù)外， 還要設(shè)法減少下能級的粒子數(shù)）還要設(shè)法減少下能級的粒子數(shù)） 正好正好Ne的的5 5S，4 4S是是亞穩(wěn)態(tài)，下能級亞穩(wěn)態(tài)，下能級 4 4P， 3 3P 的壽命比上能級的壽命比上能級5 5S，4 4S要短得多要短得多， 這樣就可以形成粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)。這樣就可以形成粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)。 在碰撞中在碰撞中 He 把能量傳遞給把能量傳遞給 Ne而回到基態(tài)，而回到基態(tài)， 而而 Ne則被激發(fā)到則被激發(fā)到 5 5S 或或 4 4S；31 放電管做得比較細放電管做得比較細（毛細管）（毛細管），可使原子，可使原子 與管壁碰撞頻繁。借助這種碰撞，與管壁碰撞頻繁。借助這種碰撞，3 3 S

15、態(tài)態(tài) 的的Ne原子可以將能量交給管壁發(fā)生原子可以將能量交給管壁發(fā)生 “無輻射躍遷無輻射躍遷”而回到基態(tài)，而回到基態(tài)，以及時減少以及時減少3 3S態(tài)的態(tài)的Ne原子數(shù)，原子數(shù)，有利于激光下能級有利于激光下能級4 4P與與3 3P態(tài)的抽空。態(tài)的抽空。32 Ne原子原子可以產(chǎn)生多條激光譜線可以產(chǎn)生多條激光譜線, , 圖中標明了最強的三條圖中標明了最強的三條: : 06328 115 m 339 它們都是從亞穩(wěn)態(tài)到非亞穩(wěn)態(tài)、它們都是從亞穩(wěn)態(tài)到非亞穩(wěn)態(tài)、 非基態(tài)非基態(tài)之間發(fā)生的，之間發(fā)生的，因此較易實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。因此較易實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。334 增益系數(shù)增益系數(shù)激光器內(nèi)受激輻射光激光器內(nèi)受激輻射光來回傳播

16、時，并存著來回傳播時，并存著 增益增益光的放大；光的放大；損耗損耗光的吸收、散射、衍射、透射光的吸收、散射、衍射、透射 （包括一端的部分反射鏡處必要（包括一端的部分反射鏡處必要 的激光輸出）等。的激光輸出）等。激光形成階段：增益損耗激光形成階段：增益損耗激光穩(wěn)定階段：增益損耗激光穩(wěn)定階段：增益損耗增益增益損耗損耗34 一激光在工作物質(zhì)內(nèi)傳播時的凈增益一激光在工作物質(zhì)內(nèi)傳播時的凈增益 設(shè)設(shè)0處，光強為處，光強為I0 I +dx I + d I 有有 d I Idx 寫成等式寫成等式 d I = G I dx 定義：增益系數(shù)定義：增益系數(shù) G (gain coefficient)35 即單位長度上

17、光強增加的比例。即單位長度上光強增加的比例。IdxdIG 一般一般G不是常數(shù)。不是常數(shù)。為簡單起見，先近似地認為為簡單起見，先近似地認為G是常數(shù)。是常數(shù)。 x0II0IdIGdx0IIlnGx Gx0eII 36 二二 . 考慮激光在兩端反射鏡處的損耗考慮激光在兩端反射鏡處的損耗 I0 激光從左反射鏡出發(fā)時的光強。激光從左反射鏡出發(fā)時的光強。 I1 經(jīng)過工作物質(zhì)后，經(jīng)過工作物質(zhì)后，被右反射鏡反射被右反射鏡反射 出發(fā)時的光強。出發(fā)時的光強。I0 輸出輸出全反射鏡全反射鏡部分反射鏡部分反射鏡I11R2RLI2 再經(jīng)過工作物質(zhì)，再經(jīng)過工作物質(zhì)，并被左反射鏡反射并被左反射鏡反射 出發(fā)時的光強。出發(fā)時的

18、光強。I2R1、R2 左、右兩端反射鏡的左、右兩端反射鏡的反射率反射率.37顯然有顯然有I 1 = R 2 I 0 eGLI 2 = R 1 I 1 eGL = R 1 R 2 I 0 e2GLI 2 = R 1 I 1 eGL 所以所以 在激光形成階段在激光形成階段即即 R1 R2 e2GL 1mGRRlnLG 21121或或 須須 I2 / I0 138式中式中Gm稱為稱為閾值增益閾值增益， 即產(chǎn)生激光的最小增益。即產(chǎn)生激光的最小增益。 在激光穩(wěn)定階段在激光穩(wěn)定階段 即即 mGRRlnLG 21121光強增大到一定程度后光強增大到一定程度后須須 I2 / I0 = 139在激光的形成階段在

19、激光的形成階段G Gm , 光放大，光放大，怎麼光強不會無限放大下去？怎麼光強不會無限放大下去？在激光的穩(wěn)定階段在激光的穩(wěn)定階段怎么又會怎么又會G = Gm ?原因是實際的增益系數(shù)原因是實際的增益系數(shù)G不是常量不是常量,當當 I 時，會時，會 G 。這是由于光強增大伴隨著這是由于光強增大伴隨著粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度的減弱。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度的減弱。（負反饋）（負反饋）不會。不會。40當光強增大到一定程度，當光強增大到一定程度，G下降到下降到m時，時，增益增益=損耗，激光就達到穩(wěn)定了。損耗，激光就達到穩(wěn)定了。通常稱通常稱 mGRRlnLG 21121-為閾值條件。為閾值條件。 ( threshold con

20、dition)415光學諧振腔光學諧振腔 縱膜與橫模縱膜與橫模 (optical harmonic oscillator) (longitudinal mode and transverse mode)激光器有兩個反射鏡，激光器有兩個反射鏡，它們構(gòu)成一個光學諧振腔。它們構(gòu)成一個光學諧振腔。激勵能源激勵能源 全反射鏡全反射鏡部分反射鏡部分反射鏡激光激光42光學諧振腔的作用：光學諧振腔的作用： 1.使激光具有極好的使激光具有極好的方向性方向性（沿軸線）；（沿軸線）； 2.增強增強光放大光放大作用（延長了工作物質(zhì)）；作用（延長了工作物質(zhì)）； 3.使激光具有極好的使激光具有極好的單色性單色性（選頻）。

21、（選頻）。閾值條件為閾值條件為mGRRLG 211ln21對于可能有多種躍遷的情況，對于可能有多種躍遷的情況，可以利用閾值條件來選出一種躍遷?？梢岳瞄撝禇l件來選出一種躍遷。選頻之一：選頻之一：43 我們可以控制我們可以控制1、2的大?。旱拇笮。?對對 0.6328 m 1、R2大大 Gm 小小(易滿足閾值條件，使形成激光易滿足閾值條件，使形成激光) ；對對 1.15 m 、3.39 m 1、2小小 Gm大（不滿足閾值條件，形不成激光）。大（不滿足閾值條件，形不成激光）。例如，若氦氖激光器例如，若氦氖激光器Ne原子的原子的 0.6328 m, 1.15 m, 3.39 m 受激輻射受激輻射 光

22、中光中, 只讓波長只讓波長0.6328 m的光輸出，的光輸出，44設(shè)氦氖激光器設(shè)氦氖激光器Ne原子的原子的06328 m受激輻射光受激輻射光的譜線寬度為的譜線寬度為 ,如圖所示。如圖所示。 )(0 I)(0 I2)(0 I 0 1.3 109 Hz對于單一的躍遷，還可以利用對于單一的躍遷，還可以利用選擇縱模間隔的方法，進一步選擇縱模間隔的方法，進一步在譜線寬度內(nèi)再選頻在譜線寬度內(nèi)再選頻。選頻之二：選頻之二：45 )(0 I)(0 I2)(0 I 0 0由于由于ccc 22 為什么激光的譜線寬度會為什么激光的譜線寬度會小到小到 10-8？ 028921010711031031106328A. 取

23、絕對值取絕對值46由于光學諧振腔兩端反射鏡處必是波節(jié)，由于光學諧振腔兩端反射鏡處必是波節(jié)，所以有所以有光程光程 2kknL ( k=1、2、3、) k真空中的波長真空中的波長Lk=1k=2k=3knLk2 n 諧振腔內(nèi)媒質(zhì)的折射率諧振腔內(nèi)媒質(zhì)的折射率47 可以存在的縱模頻率為可以存在的縱模頻率為nLckckk2 相鄰兩個縱模頻率的間隔為相鄰兩個縱模頻率的間隔為nLck2 數(shù)量級估計：數(shù)量級估計： 1； n1.0； c108 m sZknLc 88105 . 11121032 48而氦氖激光器而氦氖激光器 0.6328 m 譜線的寬度為譜線的寬度為 =13109 HZ因此，在因此，在 區(qū)間中，可

24、以存在的縱模個數(shù)為區(qū)間中，可以存在的縱模個數(shù)為8105 . 1103 . 189 kN 49利用加大縱模頻率間隔利用加大縱模頻率間隔 k的方法的方法,可以使可以使 區(qū)間中只存在一個縱模頻率。區(qū)間中只存在一個縱模頻率。 比如縮短管長比如縮短管長到到 10 c， 即即 L/10則則 k10 k在在 區(qū)間中，可能存在的縱模個數(shù)為區(qū)間中，可能存在的縱模個數(shù)為 =1。50于是就獲得了譜線寬度非常窄的激光輸出，于是就獲得了譜線寬度非常窄的激光輸出，極大地提高了極大地提高了0.6328 m 譜線的單色性。譜線的單色性。激光除了有縱向駐波模式外，激光除了有縱向駐波模式外， 還有橫向駐波模式。還有橫向駐波模式。

25、基?；８唠A橫模高階橫模軸對稱分布軸對稱分布旋轉(zhuǎn)對稱分布旋轉(zhuǎn)對稱分布51小結(jié)：產(chǎn)生激光的必要條件小結(jié)：產(chǎn)生激光的必要條件 . 激勵能源（使原子激發(fā)）激勵能源（使原子激發(fā)） . 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（有合適的亞穩(wěn)態(tài)能級）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（有合適的亞穩(wěn)態(tài)能級） .光學諧振腔（方向性，光放大，單色性）光學諧振腔（方向性，光放大，單色性）基橫模在激光光束的橫截面上各點的基橫模在激光光束的橫截面上各點的位相相同，空間相干性最好。位相相同，空間相干性最好。526 激光的特性及其應(yīng)用激光的特性及其應(yīng)用方向性極好的強光束方向性極好的強光束 -準直、測距、切削、武器等。準直、測距、切削、武器等。相干性極好的光束相干性極好的光束

26、 -精密測厚、測角，全息攝影等。精密測厚、測角，全息攝影等。53激光光纖通訊激光光纖通訊由于光波的頻率由于光波的頻率比電波的頻率高比電波的頻率高好幾個數(shù)量級，好幾個數(shù)量級， 一根極細的光纖一根極細的光纖 能承載的信息量，能承載的信息量，相當于圖片中這相當于圖片中這麼粗的電纜所能麼粗的電纜所能承載的承載的信息量。信息量。542 . 2 . 激光手術(shù)刀激光手術(shù)刀 （不需開胸，不住院）（不需開胸，不住院） 照明束照明束照亮視場照亮視場 纖維鏡纖維鏡激光光纖激光光纖成象成象 有源纖維有源纖維強激光強激光使堵塞物熔化使堵塞物熔化臂動脈臂動脈主動脈主動脈冠狀動脈冠狀動脈內(nèi)窺鏡內(nèi)窺鏡附屬通道附屬通道有源纖維

27、有源纖維套環(huán)套環(huán)纖維鏡纖維鏡照明束照明束 附屬通道附屬通道 （可注入氣或液）（可注入氣或液） 排除殘物以明視線排除殘物以明視線 套環(huán)套環(huán) （可充、放氣）（可充、放氣）阻止血流或使血流流通阻止血流或使血流流通553 3激光激光 原子力顯微鏡原子力顯微鏡(AFM)(AFM) 用一根鎢探針或硅用一根鎢探針或硅探針在距試樣表面探針在距試樣表面幾毫微米的高度上幾毫微米的高度上反復移動反復移動, ,來探測固來探測固體表面的情況。體表面的情況。試樣通常是試樣通常是微電子器件。微電子器件。激光激光- -原子力顯微鏡原子力顯微鏡（AFMAFM）激光器激光器分束器分束器布喇格室布喇格室棱鏡棱鏡檢測器檢測器反饋機構(gòu)

28、反饋機構(gòu)接計算機接計算機微芯片微芯片壓電換能器壓電換能器壓電控制裝置壓電控制裝置56 探針尖端在工作時處于受迫振動狀態(tài)，探針尖端在工作時處于受迫振動狀態(tài)，其頻率接近于探針的共振頻率。其頻率接近于探針的共振頻率。 探針尖端在受樣品原子的范得瓦爾斯探針尖端在受樣品原子的范得瓦爾斯吸引力的作用時，其共振頻率發(fā)生變化，吸引力的作用時，其共振頻率發(fā)生變化，因而振幅也隨之改變。因而振幅也隨之改變。為了跟蹤尖端的振動情況，將一束激光分成為了跟蹤尖端的振動情況，將一束激光分成兩束，其中一束通過棱鏡反射，另一束則兩束，其中一束通過棱鏡反射，另一束則穿過布喇格室，然后從探針背面反射回來。穿過布喇格室，然后從探針背

29、面反射回來。57可檢測出尺度小至可檢測出尺度小至 5 5毫微米毫微米的表面起伏變化。的表面起伏變化。用于檢查微電路成品，用于檢查微電路成品，檢查制作微電路用的硅表面的質(zhì)量。檢查制作微電路用的硅表面的質(zhì)量。這兩束光重新會合后發(fā)生干涉，這兩束光重新會合后發(fā)生干涉，根據(jù)干涉的情況可知探針振動的變化情況。根據(jù)干涉的情況可知探針振動的變化情況。據(jù)此可探知試樣據(jù)此可探知試樣表面的原子起伏情況。表面的原子起伏情況。58 隨著微電子電路技術(shù)的進展，硅基片隨著微電子電路技術(shù)的進展，硅基片表面的不平坦度如果超過幾個原子厚度就表面的不平坦度如果超過幾個原子厚度就將被認為是不合格的。將被認為是不合格的。594. 軍事

30、應(yīng)用軍事應(yīng)用激光制導激光制導激光測距激光測距激光偵察激光偵察大大氣激光通信氣激光通信60激光武器激光武器615. 日常應(yīng)用日常應(yīng)用激光打印機激光打印機電腦光驅(qū)電腦光驅(qū)CD/VCD條形碼掃描器條形碼掃描器激光防偽激光防偽激光霓虹燈激光霓虹燈激光原理激光原理 . 緒論緒論626. 通信領(lǐng)域的應(yīng)用通信領(lǐng)域的應(yīng)用空間激光通信空間激光通信63激光技術(shù)發(fā)展史激光技術(shù)發(fā)展史1.1.19171917年：年：愛因斯坦在愛因斯坦在關(guān)于輻射的量子力學關(guān)于輻射的量子力學 一文預(yù)言了一文預(yù)言了 原子受激輻射發(fā)光的可能性，即存在激光的可能性原子受激輻射發(fā)光的可能性，即存在激光的可能性; ;2. 20世紀世紀50年代：年代

31、：湯斯和肖洛的光激射器理論；湯斯和肖洛的光激射器理論； 激光器方案的提出；激光器方案的提出；3. 1960年：年：梅曼梅曼(Maiman)制成世界上第一臺激光器；制成世界上第一臺激光器；4.4.19601960年至今：年至今：激光技術(shù)飛速發(fā)展。激光技術(shù)飛速發(fā)展。四、四、 Laser “激光激光”Laser“通過受激輻射實現(xiàn)光放大通過受激輻射實現(xiàn)光放大”Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation激光原理激光原理 . 緒論緒論64激光器種類激光器種類根據(jù)根據(jù)工作物質(zhì)工作物質(zhì)固體激光器固體激光器氣體激光器氣體激光器液體激光器液體激光器半導體激光器半導體激光器：紅寶石，：紅寶石，Nd:YAGNd:YAG，釹玻璃，釹玻璃：HeHeNeNe，COCO2 2，離子激光器，離子激光器：染料激光器：染料激光器激光原理激光原理 . 緒論緒論