四大激光器.doc

四种激光器有哪些典型应用？一 半导体激光器：半导体激光器是以半导体材料作为激光工作物质的激光器1.半导体激光器在高压反馈电路中的应用2.在电子焊接领域的应用3. 量子阱半导体大功率激光器在精密机械零件的激光加工方面有重要应用4. 在印刷业和医学领域，高功率半导体激光器也有应用. .另外，如长波长激光器（1976年，人们用GanAsP/InP实现了长波长激光器）用于光通信，短波长激光器用于光盘读出.自从NaKamuxa实现了GaInN/GaN蓝光激光器，可见光半导体激光器在光盘系统中得到了广泛应用，如CD播放器，DVD系统和高密度光存储器可见光面发射激光器在光盘、打印机、显示器中都有着很重要的应用，特别是红光、绿光和蓝光面发射激光器的应用更广泛.蓝绿光半导体激光器用于水下通信、激光打印、高密度信息读写、深水探测及应用于大屏幕彩色显示和高清晰度彩色电视机中.总之，可见光半导体激光器在用作彩色显示器光源、光存贮的读出和写人，激光打印、激光印刷、高密度光盘存储系统、条码读出器以及固体激光器的泵浦源等方面有着广泛的用途.量子级联激光的新型激光器应用于环境检测和医检领域.另外，由于半导体激光器可以通过改变磁场或调节电流实现波长调谐，且已经可以获得线宽很窄的激光输出，因此利用半导体激光器可以进行高分辨光谱研究.可调谐激光器是深入研究物质结构而迅速发展的激光光谱学的重要工具大功率中红外（3.5lm)LD在红外对抗、红外照明、激光雷达、大气窗口、自由空间通信、大气监视和化学光谱学等方面有广泛的应用.5. 绿光到紫外光的垂直腔面发射器在光电子学中得到了广泛的应用，如超高密度、光存储.近场光学方案被认为是实现高密度光存储的重要手段.垂直腔面发射激光器还可用在全色平板显示、大面积发射、照明、光信号、光装饰、紫外光刻、激光加工和医疗等方面6. 半导体激光器在半导体激光打标机中的应用：e网激光生产的国产半导体激光器的出现，加速了以半导体激光器为主要耗材的半导体激光机取代YAG激光打标机市场份额的步伐。半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、重量轻、寿命长，因此，品种发展快，应用范围广，目前已超过300种，半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网，850nm波长的半导体激光器适用于）1Gh/。局域网，1300nm -1550nm波长的半导体激光器适用于1OGb局域网系统.半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术.半导体激光器在激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等方面获得了广泛的应用，形成了广阔的市场。1978年，半导体激光器开始应用于光纤通信系统，半导体激光器可以作为光纤通信的光源和指示器以及通过大规模集成电路平面工艺组成光电子系统.由于半导体激光器有着超小型、高效率和高速工作的优异特点，所以这类器件的发展，一开始就和光通信技术紧密结合在一起，它在光通信、光变换、光互连、并行光波系统、光信息处理和光存贮、光计算机外部设备的光祸合等方面有重要用途.半导体激光器的问世极大地推动了信息光电子技术的发展，到如今，它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.半导体激光器再加上低损耗光纤，对光纤通信产生了重大影响，并加速了它的发展.因此可以说，没有半导体激光器的出现，就没有当今的光通信.GaAs/GaAlA。二 固体激光器：用固体激光材料作为工作物质的激光器固体激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途。它常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面。固体激光器还用作可调谐染料激光器的激励源。固体激光器的发展趋势是材料和器件的多样化，包括寻求新波长和工作波长可调谐的新工作物质，提高激光器的转换效率，增大输出功率，改善光束质量，压缩脉冲宽度，提高可靠性和延长工作寿命等。1.军事国防：常规的固体激光武器，激光导弹防御系统，未来的固体激光武器主要的方向是超高功率和高便携性。高能激光器是未来战斗系统的重要组成部分，将在反监视、主动保护、防空和清除暴露地雷等方面做出贡献2.工业制造：激光切割技术，激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。与传统的板材加工方法相比，激光切割其具有高的切割质量、高的切割速度、高的柔性(可随意切割任意形状)、广泛的材料适应性等优点。激光焊接技术激光清洗技术3. 医疗美容：:激光器是医学中用得较多的固体激光器，倍频:激光也可广泛应用于胃出血、血管瘤的的治疗及显微外科手术，对于由红的染料颗粒所引起的文身、文唇等人为的皮肤色素变异亦具有一定的治疗效果19。 黑色素细胞对532nm的激光的吸收较强，加之皮肤组织对该波长的散射较强，照射在皮肤上的532nm激光能量被局限在皮肤表皮层，采用调Q技术后，可对表浅型黑色素细胞增生，如咖啡斑、老年斑、雀斑等达到较好的治疗效果20。三气体激光器：原子气体激光器：氦氖激光器具有单色性好、方向性强、使用简便、结构紧凑坚固等优点，因而在精密测量、准直和测距中得到广泛的应用。氦-氖激光器是当前应用最为广泛的激光器之一，可用于外科医疗、激光美容、建筑测量、准直指示、照排印刷、激光陀螺等。气体激光器气体激光器分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器和准分子激光器。它们工作在很宽的波长范围，从真空紫外到远红外,既可以连续方式工作,也可以脉冲方式工作。原子气体激光器包括各种惰性气体激光器和各种金属蒸气激光器，如氦氖激光器和铜蒸气激光器。其中氦氖激光器是 气体激光器最早研究成功的，并且仍在普遍使用。它的工作物质是混有氦的氖(图2)。在这种混合气体中放电，部分氦原子被激发到亚稳激发态21S或23S。这部分氦原子与基态氖原子碰撞时,能导致能量转移激发，使氖原子处于激发能级上，从而实现氖原子的粒子数反转分布。氖原子在谐振腔中通过受激发射过程主要发出三个波长（3.39微米，1.15微米和6328埃）的激光。氦氖激光器输出的激光功率只有几毫瓦到100毫瓦，效率约为0.1。但是，氦氖激光器具有单色性好、方向性强、使用简便、结构紧凑坚固等优点，因而在精密测量、准直和测距中得到广泛的应用。 气体激光器铜蒸气激光器具有平均功率高、重复率高等优点,发展很快。离子气体激光器在惰性气体和金属蒸气的离子的电子态能级之间建立粒子数反转，其激光波长大多在紫外和可见光区域，输出激光功率较大。典型的离子激光器有氩离子激光器、氪离子激光器和氦镉激光器等。应用最多的是氩离子激光器。它可以产生多条波长的激光，其中最强的是4480埃和5145埃。连续输出激光功率为几百毫瓦至几百瓦,效率很低，约为0.1。它被应用于光谱学、光泵染料激光器、激光化学和医学等。分子气体激光器工作物质是中性分子气体，如氮、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽等。波长范围很广，从真空紫外、可见光到远红外。其中以二氧化碳激光器最为重要，其特点是效率高，大约在1025范围内，可以获得很高激光功率,连续输出功率高达万瓦,脉冲器件输出可达万焦耳每脉冲级。这种激光器工作在以 9.4微米和10.4微米为中心的多条分子振转光谱线上。二氧化碳激光器分为普通低气压封离型激光器、横向和纵向气体循环流动型激光器、横向大气压和高气压连续调谐激光器、气动激光器和波导激光器等。这些激光器可用于加工和处理（如焊接、切割和热处理）、光通信、测距、同位素分离和高温等离子体研究等方面。其中波导二氧化碳激光器是一种结构紧凑、增益高和可调谐的激光器，特别适用于激光通信和高分辨光谱学。准分子激光器利用准分子的束缚高能态和排斥性或弱束缚的基态之间的受激发射的激光器。由于基态寿命极短，可实现高效率和高平均功率。准分子激光器的主要受激准分子是惰性气体准分子和惰性气体卤化物准分子。激光发射波长主要在紫外和真空紫外区域，输出能量已达百焦耳量级，用于光泵染料激光器、同位素分离和激光化学。四染料激光器工作物质是有机染料，其能级由单重态(S)和三重态(T)组成。S和T又分裂成许多振动转动能态，在溶液中这些能态还要明显加宽，因此能发出很宽的荧光。 一般染料激光器的结构简单、价廉，输出功率和转换效率都比较高。环形染料激光器的结构比较复杂，但性能优越，可以输出稳定的单纵模激光。 染料激光的调谐范围为0.31.2微米，是应用最多的一种可调谐激光器。1. 医学应用：利用脉冲染料激光器的波长选择能力制成的组织光学治疗仪器使得医生们能够更精确地、更具有选择性地治疗组织病变。通过选择激光参数，如波长、脉冲宽度、能量等，医生们能够选择性地治疗发生病变的组织，而不波及周围正常的组织。染料激光器用于眼科治疗比用其他激光器结构简单、体积小、使用方便，其波长又连续可调，使其可能把激光输出波长调至适合于眼科治疗范围。同时它能在最有效的生物光谱灵敏区内对生物样品进行分析和观察，在临床诊断和治疗中发挥作用。染料激光器还广泛作为临床治疗深部恶性肿瘤的光动力治疗中的有效光源。例如，周国瑜等33经过25年随访观察发现，激光是治疗口腔颌面部各种静脉畸形与血管瘤的有效方法，脉冲染料激光又充分发挥了作用。 染料激光器在皮肤科和血管科也有较好的应用。蔡慧敏等34通过对595nm脉冲染料激光治疗皮肤血管性疾病临床分析得出结论，利用595nm可变脉冲染料激光疾病较安全、有效的方法。现在能够发射近红外荧光的染料激光器引起了科研工作者足够的重视，因为它们能够用于对生物体的DNA的排序和映像，其价值不可估量35。目前的商用仪器大多数都是液体染料激光器，如：利用液体染料治疗皮肤血管性疾病，具有无痛苦、不损伤表皮、不留疤痕、疗效显著等优点。而固体染料激光器具有更容易变换波长以及潜在的低价格等优点，很有发展前景，必定会导致染料激光医疗仪器的重大突破。 8 .2军事应用：世界上首台激光器问世时，有远见的各主要大国军政便立即注意到它所孕育着的巨大军事应用潜力。经过40多年的发展，在现代军事和新型武器系统中，激光高能辐射武器，激光制导武器，激光侦察、探测、跟踪设备已经有了相当重要的地位。染料激光器作为激光器家族的重要一员，又具有其独特的优势，如染料激光器可调谐性很强，染料激光器功率可与气体、固体激光器相媲美，因此染料激光器在军事上得到了广泛的开发利用