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标题: 谁能用自己的话解释一下激光与普通光源的区别 [打印本页]

作者: xiaoqing977 时间: 2009-4-8 11:14
标题: 谁能用自己的话解释一下激光与普通光源的区别
如题！
本该由楼主来抛砖引玉的，但我理解的实在是很浅，怕雷到大家。所以请直接来玉吧。
谢谢！

作者: Femtosecond 时间: 2009-4-8 11:38
砖不怕多，再给你加一块儿吧

激光就是相位和方向性高度一致的光，普通光源则是相位和方向性高度不一致
若有任何一个参数（相位或者方向性）不是高度不一致，那它就是特殊光源，嘿嘿

作者: xiaoqing977 时间: 2009-4-8 13:33
在近轴光学理论中，把一点光源放在一透镜的的焦点上，可以在近轴区得到一平行光束。
而激光束为什么就不能通过透镜得到绝对平行的光束呢？

作者: xiaoqing977 时间: 2009-4-8 13:45

砖不怕多，再给你加一块儿吧

激光就是相位和方向性高度一致的光，普通光源则是相位和方向性高度不一致
若有任何一个参数（相位或者方向性）不是高度不一致，那它就是特殊光源，嘿嘿
Femtosecond 发表于 2009-4-8 11:38

补充一下：
普通光源发出的光，在均匀介质中传播时是同心球面波，波面上各点的振幅相同，也就是说能量向空间均匀地辐射。
基模的激光束应该是高斯光束吧？高斯光束的各个波阵面有各自的球心，波阵面上振幅呈高斯分布，所以能量集中在光强中心，能量沿光强中心的方向，在一个小发射角内传播。

作者: Femtosecond 时间: 2009-4-8 14:44

1. 在近轴光学理论中，把一点光源放在一透镜的的焦点上，可以在近轴区得到一平行光束。
2. 而激光束为什么就不能通过透镜得到绝对平行的光束呢？
补充一下：
3. 普通光源发出的光，在均匀介质中传播时是同心球面波，波面上各点的振幅相同，也就是说能量向空间均匀地辐射。
4. 基模的激光束应该是高斯光束吧？
5. 高斯光束的各个波阵面有各自的球心，波阵面上振幅呈高斯分布，所以能量集中在光强中心，能量沿光强中心的方向，在一个小发射角内传播。xiaoqing977 发表于 2009-4-8 13:45

1. 近轴光学中，点光源是一个理想概念，把它放在球面透镜的焦点上，确实可以在近轴区域得到平行光束，超过这个区域限制之后，不再是平行光束（或者说平面波）；而实际中的光源，没有任何一种可以达到理想点光源的效果，因此理想的平行光束（或者说平面波）无从实现。另外，真正的平行光束/平面波，必须是无限大的，任何有限截面的光束，都不会是严格的平面波；
2. 激光束一般会接近于高斯光束，部分解释见4，但不一定非要近似于高斯光束，也可以近似为高斯-拉盖尔光束、贝塞尔光束等，由激光器的具体情况决定；激光光束一定不能通过球面透镜整成平行光束/平面波，部分原因可参考1。
3. 普通光源不可能是理想点光源，因此不会发出理想的球面波，也就不存在能量向空间均匀辐射的问题。
4. 基模的激光束接近于基模高斯光束，M^2因子越接近1，它就越接近基模高斯光束。
5. 高斯光束的发散角不一定小，这个完全由光束本身的参数决定；当经过球面透镜变换之后，发散角会发生变化，但始终不会等于0。

作者: watermoon 时间: 2009-4-8 15:05
5# Femtosecond

nod，平面波只是个理想概念，你就不要去苦苦追求了。。
theta*W=M^2*Lambda/pi，theta->0时，Lambda->无穷大了，就是平面波了。
另外，假设一个有限截面的平面波，在传播菲涅尔距离之后，也就接近高斯分布了，不再是平面波了。。

作者: xiaoqing977 时间: 2009-4-8 16:30
谢谢楼上两位的捧场！学习了。

作者: 弥勒 时间: 2009-4-8 16:40
激光和普通光最大的区别是其谱线非常狭窄,在各种光学系统中表现出非常一致的折射率。普通光源和理想的点光源不是同一个概念，通常情况下，平行光束也好，点光源也好，都是按单频（谱宽为0）分析的。比方说，单频的平行光束经过凸透镜，才会汇聚于一个焦点，并不是普通光源都这样。而绝大多数普通光源发出的光，无论是传方向，振幅以及频谱。都是十分复杂的。同时，高斯光束和激光也不是同一个概念，高斯光束只是激光的一种特例。比如把高斯光束挡掉一半，乘下的部分还是激光。楼主以理想点光源代替普通光源，以高斯光束代表激光来进行对比是不合适的，可以说激光是最接近理想光源的实际光源。所以，激光和普通光的区别，不是光斑模式、不是能量密度、不是发散角，而是谱线宽度。

作者: Leelaser 时间: 2009-4-13 18:22
激光是训练有素的部队，普通光是没有章法的土匪！比比战斗力就知道了（水泊梁山除外）

作者: 弥勒 时间: 2009-4-14 11:46

激光通过训练可以成为部队，普通光无论怎么训练都只能是土匪。

作者: 双水 时间: 2009-4-15 13:26
9楼10楼说的最形象。普通光源和激光最本质区别就是发光机制吧，普通哥是一群粒子自个发自个的，总体就是乱七八糟的混合，激光就是按照统一的要求发光，所有粒子都按一个规则，发出的光自然就是一摸一样了。结果就是土匪和军队的差别了。

作者: xigema 时间: 2009-4-20 10:01
受教了。。4楼5楼讲理论具体
9楼10楼举例子形象

作者: 幸福时光 时间: 2009-4-20 10:38
8# 弥勒

受激辐射光放大是激光最完美的解释。用谱线解释激光？请问锁模ps/fs激光的谱宽从1nm到上百nm,他们都不是激光了？

作者: qyxhhl 时间: 2009-4-20 11:01
我想我大多时候是听众~~！受教了~~~

作者: 弥勒 时间: 2009-4-20 15:06
受激辐射放大，基本上就是书面的解释了。不能像9楼的兄弟表述的那么形象，我已经很惭愧了。另外，激光倍频产生的新的激光好像不方便用受激辐射解释。另外，我对锁模ps/fs激光不了解，没有考虑到这个问题实在对不住了。顺便问一下，锁模ps/fs激光光束本身就具有100nm的光谱宽度吗？这样的光束是用来做什么的呢？不知道LD的光谱宽度达到100nm的时候还有没有人要。

作者: xigema 时间: 2009-4-20 15:11
光谱宽度大了也会有实际运用的。。只是等待人们去发现而已。。

眼光不能只局限一点啊

作者: 弥勒 时间: 2009-4-20 15:30
白炽灯的光谱宽度就很大，也应用广泛。但我关心的是锁模ps/fs激光的100nm光谱宽度的激光束用来做什么啊。既然有人在做这样的东西，总该有点什么用吧？

作者: 幸福时光 时间: 2009-4-20 17:42
http://www.coherent.com/Lasers/i ... ;id=365&loc=834，
看看相干、光谱物理等公司的Ti:Sap锁模激光器的原理，然后你就知道为什么不能用光谱宽度来解释激光和普通光的区别了。

作者: 弥勒 时间: 2009-4-21 09:12
全英文的，我看不懂

，你就直说用来做什么的可以不？又不是什么秘密武器。

作者: 幸福时光 时间: 2009-4-21 10:04
微细加工、光子晶体研究、超快光谱研究等等，google\百度等查一下就有很多的。

作者: yanwhust 时间: 2009-4-21 10:46
普通光源是受激吸收和自发辐射
激光光源是受激辐射

作者: EinsteinDirac 时间: 2009-4-21 16:55
锁模是大阅兵

作者: shicheng23 时间: 2009-4-21 20:50
激光是受激辐射放大的光，平行性好，普通光就是普通光源发射的可见光，呵呵

作者: 弥勒 时间: 2009-4-22 03:15
本帖最后由弥勒于 2009-4-22 03:16 编辑

13#
受激辐射光放大是激光最完美的解释。用谱线解释激光？请问锁模ps/fs激光的谱宽从1nm到上百nm,他们都不是激光了？

个人认为,既然是锁模,应该是追求单纵摸,也就是追求更窄的光谱线宽,怎么会喜好上百钠米的光谱线宽呢?100nm谱线宽度的光束可比1nm谱线宽度的光束难处理多了.查阅了几分相干公司的超快激光器的参数后才发现,原来幸福时光兄说的上百纳米谱宽是指输出光束的中心波长的调协谱宽,也就是中心波长的最大调协范围.以Mira-SEED为例:其调协范围为780nm-840nm,而谱宽(FWHM)为60nm.
不知道幸福时光兄是不是认为这个谱宽和锁模激光束的谱线宽度是一回事呢?相干公司还有几款超快震荡器的调协范围是700nm-980nm,是不是要说它们的谱线宽度有200多纳米呢?我估计我所说的谱线很窄和超快激光器的60nm谱宽是没有矛盾的.是不是这么回事,看来还得等相干的高手们来解答了.

作者: 弥勒 时间: 2009-4-22 03:22

18#
http://www.coherent.com/Lasers/i ... ;id=365&loc=834，
看看相干、光谱物理等公司的Ti:Sap锁模激光器的原理，然后你就知道为什么不能用光谱宽度来解释激光和普通光的区别了。

我没有用光谱宽度解释,而是用的谱线宽度,一般简称线宽而不是谱宽.

作者: EinsteinDirac 时间: 2009-4-22 22:12
24# 弥勒

Dirac函数在时域上是无限窄的，而做傅立叶变换时Dirac函数在频域的变换却是1，这说明什么呢？说明所有的频率都要100%的出现叠加的结果才是Dirac函数，也就是说要在时域上得到很窄的脉冲就要有很宽的频谱才行，因此超短脉冲的普线很宽，Ti：S之所以可以做fs就是这个原因，因为它的发射谱从700-1100nm很宽。

作者: 弥勒 时间: 2009-4-23 10:47
26#

Dirac函数应该就是冲击函数吧，傅里叶变换公式我基本上不记得了，印象中只有冲击函数的傅变，拉变，Z变都是1。想到这些公式就郁闷，我基本上过两个月不复习一下就记不得了。这么说，飞秒激光器输出的激光束本身确实有100nm的线宽啰。但是我总觉得有点蹊跷。阿秒激光器的线宽是不是会有数百nm呢？希望高手们进一步赐教，飞秒激光器的锁模锁的是什么？100nm线宽的激光束经光学系统后能达到的最小束腰直径大概是多少？

作者: Jasmine-guo 时间: 2009-4-23 17:01
呵呵，大家讨论的很热烈，我也来凑个热闹。
我们经常听说激光有四性：单色性、方向性、相干性、高亮度。归结起来，激光与普通光源的最大差别就在于：激光具有很高的光子简并度，即同一模式内，光子的数目很多。而普通光源，同一模式内，光子的数目很少。

作者: Jasmine-guo 时间: 2009-4-23 17:04
我这里有一个图片，可以很形象地显示二者的区别。但我不知道怎么发图。请指点一下。

作者: qyxhhl 时间: 2009-4-23 19:01
期待高手的解答~~~~~这样帖子才有意义~~~

作者: zhangjingru8311 时间: 2011-4-3 10:13

作者: bjut 时间: 2011-4-3 12:10
米勒先生为何不随便找本激光原理翻一下呢？比如周炳坤的。关于锁模是怎么回事有清楚明白的解释啊。

作者: kejian1033 时间: 2011-4-3 23:36
[img][/img]

作者: kejian1033 时间: 2011-4-3 23:37
D:\

作者: kejian1033 时间: 2011-4-3 23:37
D:\compared with laser

作者: ouclin 时间: 2011-4-4 00:20

受教了

作者: bjut 时间: 2011-4-4 14:59
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好了，算我什么也没说。。。

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