Q1.激光產(chǎn)生的原理是什么? p*W ZY=Q
A1: 激光產(chǎn)生三要素 增益介質(zhì)+泵浦源+反饋腔;推薦《固體激光工程》從工程角度纖細(xì)解釋固體激光器,比周炳琨的教科書貼近工程和實(shí)際; f)s_e
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Q2.為什么激光的能量這么高? Zy+QA>d|
A2: 激光大體上分氣體/固體/光纖/半導(dǎo)體,能量轉(zhuǎn)化率最高的是半導(dǎo)體集光器,可以到達(dá) 70%; g$^qQs)^N
至于你說的“能量”高,這個(gè)似乎理解有些誤區(qū)吧,比如說脈沖激光器,平均能量并不高,但是因?yàn)閺臅r(shí)間上被壓縮到納秒/皮秒/飛秒/阿秒,所以峰值功率變得異常強(qiáng)大,甚至可以跟太陽比擬,被用來加工材料 @,>=X:7
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3.激光的能量從何而來? :+dWJNY:
A3:激光也要遵循能量轉(zhuǎn)化守恒定律,當(dāng)然從泵浦源來了,或者是光泵浦,光纖激光器通常用半導(dǎo)體集光器泵浦;或者是直接電泵浦,比如說半導(dǎo)體激光器直接電激勵 tx&U"]
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4.為什么激光的定向性非常好(激光器發(fā)射的激光,天生朝一個(gè)方向射出)? .Zo9^0`C
Q4:這個(gè)世界上沒有 天生 的東西,激光方向性能好,是因?yàn)閮蓚(gè)鏡子形成正反饋的腔體,如果兩個(gè)鏡子互相平行,只用垂直于鏡面的光線,也就是光軸方向的模式“生存”下來,其他的模式逐漸被耗散掉;這里可以把光線的理解方式放棄掉,更加科學(xué)應(yīng)該用模式,就是任何物理結(jié)構(gòu)都要形成自己的一套模式;數(shù)學(xué)上就是一套本征函數(shù),類似于 傅里葉變換的各種基函數(shù);相應(yīng)的 激光腔體內(nèi)部也要形成各種模式,通;J奖蝗藗兿矚g,因?yàn)橛锰幾畲,光?qiáng)分布為典型的 高斯分布;但是一旦出射后,到了自由空間。立刻成為 厄密-高斯 基模式,但是通常人們不注意他們之間的區(qū)別了,因?yàn)閮烧叽篌w上都是 高斯函數(shù)分布 Fi3(glgd-
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5.激光可以使金屬氧化物變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)嗎?原理是什么? F~@1n,[
A5:這個(gè)看周炳琨的教科書沒用,涉及到 光和物質(zhì)相互作用,屬于物理材料化學(xué)學(xué)科感興趣的話題 H1b%:KRVK
激光目前主要應(yīng)用于 打孔/打標(biāo)/切割/焊接 等制造業(yè)最愛;其次是激光雷達(dá),光通訊,醫(yī)療,在一個(gè)就是科研院校用激光作為工具,探索物質(zhì)結(jié)構(gòu),化學(xué)成分,生物分子結(jié)構(gòu),細(xì)菌內(nèi)部結(jié)構(gòu),甚至DNA等等;然后半導(dǎo)體芯片集成度越高,需要光刻寫的波長越短,比如說著名的 世界唯一能夠生產(chǎn)深紫外激光的 光刻機(jī)器,荷蘭的ASML公司,每一臺機(jī)器售價(jià) 一億歐元,不講價(jià),愛買不買;中興就是這樣被美國人卡住了脖子 不得不屈服 o?
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6.希望推薦一下激光鐳雕加工方面的書籍。 1eR{~ ,
A6:激光雕刻需要非線性光學(xué)的一些知識,這個(gè)又不是周炳琨的教科書可以解決的,背后機(jī)制可能是 雙光子吸收 導(dǎo)致材料變性;或者 LIBS等機(jī)制 總之,光學(xué)一切問題,最終都是通過該表物質(zhì)的 折射率 改變來表現(xiàn)出來的