光束的相干性和方向性

自从激光器问世以来,人们普遍相信,为了产生象激光这样具有高度方向性的光束,光源必须是空间完全相干的．众所周知,同普通的光源相比,激光的高度方向性是激光光源的三大特点之一．对比来自普通光源和稳定激光器的辐射角分布,辐射的角分布是极不相同的．根据朗伯定律,在通常的条件下,热光源的辐射角分布为Ｊ（θ）＝ｊ（０）ｃｏｓθ,（ｌ）式中θ是辐射方向与辐射表面法线方向之间的夹角,Ｊ（０）是法线方向上的辐射?...     

激光与美容

 随着生活水平的提高,人们对美的追求日益强烈,为了满足这一需求,科学工作者一直在不断的尝试,从传统的药物美容发展到如今的激光美容,让人们对美容的前景大为看好,激光美容的快速、安全、高效将引领美容业进入一个新的时代。一、激光机理激光,英文全名为lightamplicationbystimulatedemissionofradiation意为“受激辐射光放大”,简称laser。激光是一种颜色很纯,能量高度集中的光,它具有任何常规光源无法比拟的特点。激光在美容领域中的应用正是由它本身的特点决定的:它具有单色性好,方向性好,高功率密度等特性。     

激光技术在引信中的应用

 激光就是对受激辐射的光源采取适当的措施后,获得光强度极高、光能量集中在某一方向上,而且相干性极好的传播光源。激光的特性可概括为:单色性、相干性、方向性和高亮度。激光测距是激光技术在军事方面的最早应用。当激光器和激光技术刚跨出实验室之时,激光在引信中的应用发展,与激光在测距中的应用发展一样受到各国的重视。一、激光引信工作原理激光引信目前大多采用主动式,发射部分由激光器和发射装置组成,激光朝着目标发射后,碰到目标而被漫发射,其中的一部分就沿着原路返回,进入激光接收系统。     

激光在农业中的应用

激光是一种新型光源,激光是受激辐射光放大产生的一种单色性、方向性和相干性都很好的强光光束。激光器是20世纪的重大发明之一,是人造光源的一次革命。自1960年美国的梅曼发明了第一台红宝石激光器以来,在激光产生短短的几十年时间里,无论是在激光理论还是在激光技术、激光的应用等方面都取得了突飞猛进的发展。激光已经在工业、国防、医学等领域获得愈来愈多的应用。近10年来,激光在农业中的应用也取得了可喜的成果。     

用于发散激光光束整形的自由曲面透镜设计EI北大核心CSCD

提出了一种激光光束整形自由曲面透镜的设计方法,这种方法可以对有一定发散角的激光光束进行整形。设计分为两个过程:1)设计初始结构,以准直激光光束作为输入光束,采用能量网格划分法,设计自由曲面整形透镜,将设计好的透镜作为下一步设计的初始结构;2)逆向反馈优化法,以带有一定发散角的光束作为输入光束,用上一步获得的透镜作为初始结构,采用逆向反馈优化的方法作进一步优化设计。应用这种方法,以束腰为10mm,发散半角为2.5°的发散激光光束为例,将其整形为40mm×40mm的方形光束,辐射照度均匀度达到了90.4%。最后,对设计的透镜进行了加工误差分析和安装误差分析。分析结果表明:透镜表面面形误差在±5μm范围内对目标平面辐射照度的均匀度几乎没有影响;透镜安装时,纵向位移误差dz对目标平面辐射照度的均匀度影响较小,横向误差dx、倾斜角误差dφ对辐射照度均匀度影响较大。     

一种用于软X射线激光去相干的单玻璃管光学透镜设计

激光具有亮度高、单色性好、高相干性及方向性好的优势,然而在激光成像、激光加工等场景只想利用其高亮度或高单色性,高相干性导致的干涉效应会影响和限制其应用效果.通过模拟计算的方法,设计了一种针对软X射线激光去相干的新型单玻璃管光学透镜.模拟结果显示,针对波长为10 nm、束腰半径为1.25 mm的软X射线激光光束,透镜入口端内直径5 mm、出口端内直径0.6 mm、长度15 cm的单玻璃管光学透镜在有效降低软X射线激光光束相干度的同时,在出口处获得了发散度为30—50 mrad的出射光束,相应的传输效率为78%,光强增益为52.74.针对波长不低于1 nm的激光光束,该型号的单玻璃管光学透镜能够将光束的传输效率保持在30%以上.本文还探讨了入射光能量和透镜长度对器件传输结果的影响.结果表明,根据全反射原理设计的单玻璃管光学透镜能够满足极紫外到X射线波长范围内激光去相干的应用需求,在X射线激光成像、激光加工等方面具有广泛的应用前景.     

科技的宠儿——激光

 激光是20世纪人类值得骄傲的重大发明之一。它是迄今为止人类最优秀的光源。激光具有极高的亮度,其亮度比太阳的亮度高10万倍以上;它有优良的单色性和相干性,常用氦氖激光器的单色性(△λ/λ)就可达到10-12,比最好的普通光源要高出百万倍,其相干长度可达数百千米,远胜于其他光源;激光还有极好的方向性,其发散角一般只有几个毫弧度甚至更小,若将一束激光射向月球(地月距离约为40万千米.     

保证眼晴安全的激光发射器

这是一台把高强度空间相干激光束转换成空间非相干辐射光源的装置。它可使空间相干激光光束的时间相干性、频率特性以及偏振保持不变。激光是定向的,所以输出的相干光束投射在光学透镜上,使相干光束在用氢氟酸腐蚀过的毛玻璃片上成象,构成空间扩散体。从扩散器散射出的辐射光转换成空间非相干辐射光,但仍保留一些相干光束的重要特征,即偏振和瞬时相干性。扩散器将一束非相干辐射的发散光束输入到准直仪,以提供准直输出光束,可作为一种“眼睛安全”的方法用于激光通讯、激光测距和其他激光领域的装置。     

激光在医学中的应用

激光和普通光源相比,具有单色性、方向性和相干性好及能量集中等优越性能,所以激光一问世,就引起医学界的高度重视．激光技术近年来被广泛地应用于临床医学,目前临床上利用激光对一些疾病进行诊断和治疗的范围日益扩大,效果显著．医学临床应用激光主要用于以下几方面：１　激光手术１．１　切割术由于聚集后的激光束,在光点处可以产生高温和高压．照射到机体组织后,在很短的时间内就可使组织凝结、碳化、汽化和烧灼．因此,当光束以一定的速度移动时,就可以连续的切开组织,医生利用激光束作为“手术刀”,可以进行各种手术．由于激…     

海啸中的物理知识

激光是20世纪人类值得骄傲的重大发明之一。它是迄今为止人类最优秀的光源。激光具有极高的亮度,其亮度比太阳的亮度高10万倍以上;它有优良的单色性和相干性,常用氦氖激光器的单色性(△λ/λ)就可达到10-12,比最好的普通光源要高出百万倍,其相干长度可达数百千米,远胜于其他光源;激光还有极好的方向性,其发散角一般只有几个毫弧度甚至更小,若将一束激光射向月球(地月距离约为40万千米),则到达月球表面的光斑直径也不     

紧凑型单能伽马射线源

基于高亮度电子束与超短强激光相互作用的逆康普顿散射X/γ射线源具有单色性好、能量可调、偏振可控等特点,在核安全及核安保领域具有广泛的应用前景。清华大学将研制国际上首套能量达MeV的紧凑准单能伽马源装置并开展包括先进辐射成像、基于核共振荧光的物质分析检测等应用工作。给出该光源设计方案,以及针对其关键性能指标进行的优化及光源最终性能指标。目前已完成光源的设计,正在进行部件的加工采购,预计将于2023年启动装置的安装调试工作,于2025年完成项目的调试和验收。     

非傍轴洛伦兹光束的传输特性研究

基于光强二阶矩理论,推导出非傍轴洛伦兹光束的远场发散角、近场发散角、束腰宽度以及光束传输因子的解析表达式,并通过数值模拟,得到它们与对应束腰宽度以及波长的关系。结果表明:与非傍轴高斯光束相比,在满足二极管激光器物理机制的条件下,非傍轴洛伦兹光束更符合二极管激光束的实际情况,因此,非傍轴洛伦兹光束更适用于描述二极管激光器等光源尺寸小且发散程度较大的激光光源。     

第四代光源

 第四代光源（X射线激光）是继第三代同步辐射光源以后,人们正在探索之中的新一代光源,它在亮度、相干性和时间结构上都大大优于第三代同步辐射光源。从目前发展的趋势来看,新一代的短脉冲、高亮度、可调的相干X射线光源将是基于自放大自发辐射原理的高增益自由电子激光（SASE FEL）。综述了第四代光源的由来、它和SASE的关系, 它的优异特性、发展现状以及应用前景。     

大功率高光斑均匀性半导体激光复合光源

 为了获得具有更高输出功率和良好光斑分布均匀性的半导体激光光源,根据半导体激光优良的偏振特性,利用偏振分光棱镜将2束大功率激光束合成为一束更大功率的光束,通过一个发射系统投射。在光束合成前采用非球面光学系统对每个激光器慢轴方向的光束进行扩束,使其与快轴方向光束发散角基本一致。实验证明,此种半导体激光复合光源具有良好的光斑均匀性,其输出功率是2个半导体激光器输出功率之和,完全满足激光制导等军用系统对激光功率和光斑均匀性的要求。     

激光用光学系统

一、激光的辐射特性激光辐射的特点是单色性高、方向性好、功率大。激光是相干偏振光。这些特性在某种程度上是所有激光所固有的,而与其类型和具体的技术参数无关。光源的单色性以光谱宽度△λ来评定,而△λ由光谱线强度极大值的一半所对应的宽度     

DLA光源质量对光栅-外腔谱合成系统光束质量的影响

在二极管激光阵列(DLA)光栅-外腔谱合成系统中,由于DLA存在子单元光束发散角、“smile”效应的位置偏差及指向性偏差等因素的综合作用,将导致合成光束的光束质量降低。综合考虑DLA子单元光束发散角、“smile”效应等因素对谱合成系统中光束传输特性的影响,建立了DLA光栅-外腔谱合成系统的光传输模型,进而对谱合成系统中DLA子单元光束发散角、“smile”效应的位置偏差及指向性偏差等因素对合成光束的光束质量影响进行了定量分析。结果表明,DLA光源质量会明显影响合成光束的光束质量：DLA子单元光束发散角和“smile”效应引入的指向性偏差越大,合成光束的光束质量就越差;“smile”效应引入的位置偏差在合束方向上对合成光束的光束质量没有影响,而在非合束方向上引入的位置偏差将会明显降低合成光束的光束质量。在实际工作应用中,需要采取措施提高DLA光源质量,以减小对合成光束的光束质量影响。     

大气激光通信用直锥形光纤发射天线

 提出采用直锥形光纤作为大气激光通信的发射天线,将多模光纤输出的部分相干发散光束变换为准平行光束的方案,既能得到发散角很小的部分相干激光光束,又能保证激光器输出能量的完全传输。采用光线追迹法分析了任意光束从锥形光纤小端面输入、大端面输出的发散角。结果表明,当直锥形光纤长度大于某一特定值时,从小端面输入的入射角小于数值孔径角的所有光线理论上都可以变换为出射角度小于光纤半锥角的光线,因此直锥形光纤可以作为部分相干光源的准直透镜,代替传统的凸透镜,用于改善光束的发散角。对远场光斑进行了数值模拟和实验研究,结果显示：直锥形光纤透镜对朗伯光源的准直光束比传统凸透镜的准直光束发散角小,光斑半径小且均匀性好,证明用此方法可以得到低发散、低空间相干性的光斑。     

激光微光束技术在细胞生物学中的应用

 世界上第一台激光器问世后不久,激光技术就在细胞生物学的研究上得到了广泛的应用,并出现了一门新学科--激光细胞生物学．细胞是生物体的形态结构和生命活动的基本单位,要研究生命现象的活动规律就必须研究细胞的内部结构及其功能．但是,细胞本身的体积极小,直径只有几个微米到几十微米,细胞内部的结构则更加精细复杂,所以在揭示生命奥秘的过程中,现代化的研究工具和手段是不可缺少的．激光由于具有强度高、方向性好和单色性好等优点,经过透镜聚焦后可以形成功率密度高而光斑直径仅为微米量级的微光束,利用激光微光束可以对细胞进行俘获、打孔、融合、切断、转移和移植等操作.     

激光同步辐射光源的辐射条件

激光同步辐射光源是一种新型的X射线光源，它利用高强度激光与相对论电子束发生康普顿散射，从而在电子的运动方向上辐射出X射线．本文在考虑电子的反冲基础上，利用康普顿散射研究了激光同步辐射光源（LSS）辐射光子的精确波长和能量；同时发现，对于背散射情况，只有当种子激光的波长λ1大于电子的物质波波长λm时才能发生LSS辐射；最后给出LSS辐射的极值波长λ2max=h/（m0γv）和极值能量εc2max=βε3.     

第四代光源

第四代光源（X射线激光）是继第三代同步辐射光源以后,人们正在探索之中的新一代光源,它在亮度、相干性和时间结构上都大大优于第三代同步辐射光源。从目前发展的趋势来看,新一代的短脉冲、高亮度、可调的相干X射线光源将是基于自放大自发辐射原理的高增益自由电子激光（SASE FEL）。综述了第四代光源的由来、它和SASE的关系, 它的优异特性、发展现状以及应用前景。