典型激光器介绍大全(精华版)

.典型激光器，1，常见激光器概况，激光工作介质：固态激光器(光纤激光器)气体激光器半导体激光器自由电子激光器，激光器分类，化学组成：原子激光器分子激光器自由电子激光准分子激光器，记录的激光振荡波长为1 激光操作系统：连续脉冲单脉冲重复频率准连续性，激光调制系统自由操作调节q模块，1 .固态激光器被分为两类：晶体和玻璃，其中活性离子与基质材料混合。 目前实现激光振荡的不同基质的掺杂类功能物质有200多种，性能良好，应用广泛的主要有以下三种。 (1)钕玻璃激光是在玻璃中混入稀土类元素钕玻璃作为工作物质，=1.053m，能够得到大的体积均匀性良好的钕玻璃，因此能够制作大型的器件，能够得到高能量和功率的激光，现在输出功率为1014W雷射.(2)红宝石激光，工作方式：连续，脉冲发散角： 10-3rad，一般多模式输出泵功率阈值1020%单模式，工作物质：红宝石结晶，输出波长：输出线宽： (3)钕钇铝石榴石(Nd:YAG )、输出波长： =1064nm、914nm、1319nm、工作方式：连续、高反复率脉冲、工作物质： YAG晶体内配合稀土类元素钕，可以配合高浓度的钕，因此工作物质的单位体积较高、ApplicationsSpectroscopy光谱学光纤激光研究Telecommunicationsresearch远程通信研究Semiconductorstudies半导体研究(4) 连续波可调谐钛宝石激光器3900 scwtunableti : sapphires laser，输出波长675到1100nm的Arlaser或LD泵532nm激光泵TEM00的输出为3.5Wcw，高性能solidstateirlaser.2 .气体激光、工作物质：各种混合气体、光学均匀性好。 气体激光在单色性、光束稳定性方面优于固体、半导体、液体激光。 光谱可达数千种(160nm4mm )，工作方式：连续运行(大多数)，多数气体激光器具有瞬时功率不高的弱点。 原因：通常气压低，单位体积颗粒数少。(1)氦-氖激光，工作物质：氦-氖混合气体，激光从氖原子发射，氦起着改善气体放电条件，提高激光输出功率的作用。 输出波长：常用的是=632.8nm，根据所选择的工作条件，激光可以输出近红外、红色、黄色、绿色。(=3.39m； =1.15m )，(2)CO2激光，工作物质： CO2、He、N2、Xe的混合气体，激光由CO2分子发射，其他气体改善激光工作条件，提高激光输出水平和寿命。 输出波长： =10.6m，CO2激光器是输出功率最高的气体激光器，连续输出功率为50kW的脉冲输出功率为1012W的激光器。(3)氩离子气体激光器，输出波长： =488nm； =514.5nm； 可见光区输出功率最高，输出功率为数瓦数百瓦。 氩/氪离子激光器、stability 2017 argon/kryptononlaser、氦-镉激光器以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续光谱，波长325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝光，典型功率为主要应用领域有铅字印刷、血细胞计数、集成电路芯片检测及激光诱导荧光实验等。 俄罗斯PLASMA公司的氦镉激光器、铜蒸汽激光器通常由电子碰撞激发，两个主要工作光谱分别为波长510.5nm的绿光和波长578.2nm的黄光，典型脉宽为1050nS，重复频率达到100KHz。 目前水平1脉冲的能量为1mJ左右。 也就是说，平均功率高达100W，峰值功率高达100KW。、氮分子激光器VSL-337ND-SNitrogenLaser、脉冲放电激励输出紫外光、峰值功率为数十兆瓦特、脉冲宽度不足10nS、重复频率为数十Hz数千Hz，主要用作色素激光器的泵浦源，也用于光谱分析、检测、医学、光化学常见波长： 337.1nm，357.7nm，(3)氮分子激光器，3 .半导体激光器，特征：体积最小，重量最轻，寿命长，有效使用时间超过10万小时。 输出波长范围：紫外、可见、红外输出： mW、w、kW。 用不同组成的半导体材料制作激光活性区域和约束区域的激光。 DFB半导体激光器示意图、DBR半导体激光器示意图、垂直腔表面发射半导体激光器(VCSLESELS )、量子级联激光器(quantumcascadesas，QCLs )、电子在半导体量子阱中基于传导带的带间跃迁和量子辅助谐振隧道原理的新型单极半导体器件。光纤耦合(后光纤型-pigtailpackage )半导体激光元件ProLite型光纤耦合单发激光器，2，常见激光工作特性，1，固体激光器，a，固体激光器的基本结构和特性，激光工作物质泵浦源聚光腔谐振器冷却系统，固体激光器的能量转换， 固体激光器阈值、激发辐射截面阈值反演粒子数：光谱特性，利用多纵型工作空间烧孔效应高增益多模，充分利用反演粒子数，有利于锁模高注入，高功率随着激光线的线宽增加，激光的方向性、激光的偏振特性、偏振性主要是工作物质各向同性介质的应力和热效应谐振器具有偏振元件，激光输出也具有偏振性，b、固体功能物质、基质、氧化物： Al2O3、YAG、YAP磷酸盐、硅酸盐： CaWO4钨酸盐、钼酸盐、钒酸盐和铍酸盐： YVO4氟化物：YLF玻璃：磷酸盐稀土类离子钕(Nd3)被100种以上的基质激发，以0.9um 1.06um、1.35um为中心，几个频率的被激发的铒(Er3)实现了YAG、YLF、YAP、LaF3、CaWO4、CaF2、玻璃基质中的被激发的辐射以1.531.66um实现激光发光是人眼的安全波长。 常用的Er3 :YAG被敏化，最容易振动，输出波长为2.9um。 钬(Ho3)配合了Er:Tm:Ho的YAG和YLF，输出波长1.9-2.1um配合了Cr代替Er增感，Cr:Tm:YAG激光器能够有效地吸收闪光灯泵的能量。 输出波长2.1um。 活性离子、铥(Tm3)与Cr或Ho一起实现YAG、YLF的高效闪光和二极管泵浦激光输出。 二极管泵Tm:YAG为2.01um输出二极管泵Tm:Ho:YAG为2.09um输出高效率闪光泵Cr:Tm:YAG为1.945um和1.965um的可变输出柱塞Pr3、钆Gd3、铕Eu3 铈Ce3二极管泵Yb:YAG加入激光二极管泵Yb的光纤激光钐Sm2、镝Dy2、铥Tm2液氮冷却的作用下，在CaF2中产生了过激光作用。2.在锕系离子中添加了0.05%铀(u )的CaF2激光成功，输出了2.6um。 3 .过渡金属铬(Cr3)红宝石(Cr3 :AL2O3)、翡翠宝石(翡翠、翡翠、Cr3 :BeAl2O4)钛蓝宝石(钛宝石、Ti3 :AL2O3)Nd:YAG泵浦的Co2 :MgF2激光器。 增感剂是在晶体中除了发光中心的活性离子之外，还混入一种或多种施主离子，主要作用是吸收活性离子不吸收的光谱能量，将吸收的能量转移到活性离子中。 双掺杂或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。、1、红宝石的基本特性、Cr3 :Al2O3六方晶系、负单轴晶体、吸收光谱、能级结构、Nd:YAG的基本特性、Nd3 :Y3Al5O12立方晶系、光学各向同性、吸收光谱、发光光谱、Emission、泵浦、 Ti:Sapphire钛蓝宝石可调谐(660-1180nm )、Er:YAG、其他固体工作物质、c、基于固体激光的光泵系统、1、惰性气体灯、结构、管壁电极接头气体、脉冲灯的发光光谱、2 激光二极管、光谱特性、1、端面泵、2、侧面泵、3、基于内反射泵配置、a、泵方式、3、泵耦合技术b、耦合光学系统、聚光空洞、3、泵耦合技术、聚光空洞材料的选择、金属：铝轻量系铜3354的热膨胀系数小， 热传导率高不锈钢不生锈，光泽度高，热传导率低的玻璃：容易损坏，热传导率差，不生锈，耐腐蚀陶瓷：容易损坏，热传导率差，不生锈，耐腐蚀，金属材料的反射率，b，耦合光学系统，3，泵耦合技术，c，LD泵全固体激光器(DD ) 平均功率： 110W重复频率：130kHz脉冲宽度： 230ns不稳定性：1atm恒定压力的CO2、N2、He混合气体分子激光波长为9-11um，最常见的10.6um效率高，功率范围宽(数瓦数万瓦)光束质量运行方式多样氮气的添加主要在CO2激光器中发挥能量传递作用，对CO2激光器中能级粒子数的积累和高功率高效激光输出发挥着很强的作用。 44、CO2激光器结构图，1、激光管、放电管、包括水冷套和储气管2 .光学谐振器、常用平凹腔、反射镜镀金膜、反射率达98.8%，化学性质稳定。 反射镜必须使用能透过红外光的材料。 3、电源和泵浦：密闭型CO2激光放电电流小，采用冷电极，阴极用钼板或镍板制成圆筒状。 3040mA的工作电流、阴极圆筒的面积为500cm2，不污染镜头。 45、激励辐射、能级排气(碰撞排气)、工作过程、放电、气体电离产生电子、46、激光类型、密闭型纵向激励CO2激光器高输出轴快流CO2激光器高输出横向激励高气压CO2激光器(TEA )波导CO2激光器、运行方式、47、48、He-Ne 气体原子激光输出光谱： 632.8nm、1.15um、3.39um、632.8nm最为常见。 功率为mW级，最大1W波束质量好，发散角小于1mrad单色性好，带宽小于20Hz稳定性高，工作物质： HeNe混合气体，体积比8:2，少量N2，49，工作过程，粒子数反转(能级寿命为10-7s:以下10-8s )，2，2 放电： He电离产生电子，3，能量共振转移50，4，激发辐射，5，紫外辐射，6，下能级被排出，通过Ne与管壁的碰撞，管壁的发热放电管较细(2-3mm )，增大碰撞的概率，有利于碰撞的产生。 51、Ar离子激光器、气体离子激光器连续工作的氩离子激光器有9条蓝绿光谱线。 主要波长488nm，514.5nm常见功率数十瓦，最高500W直流放电泵，能量转换效率低，激光转变上能级粒子数的聚集主要有3种方法： a，基态氩离子和电子碰撞直接激发为4p状态； b、先激励至4p以上的其他能量水平，经级联辐射迁移至4p的c、基态氩离子激励至4p以下的准稳定状态后，激励至4p。 使用ArIonLasers.52，蓝绿波段的高反射镜，这些光谱都是同时出现的。 使用棱镜可以选择其中一个波长。 放电电流足够大时，双电离氩离子可能产生激光，光谱范围在紫外300-386nm。 氪离子激光与氩离子激光的结构基本相同，激光介质为氪气，其产生光谱除蓝绿色光外均在红外和紫外波段。53，54，准分子激光，准分子激光在激发状态下与分子结合，在基态下解离为原子的不稳定的缔合体。 (Excimer )迁移发生在被束缚的激发态和被排斥的基态之间。可以以高重复率调节高量子效率波长的长度，从紫外到可见区常见的准分子激光器为KrF:249nm； XeCl:308nm； ArF:193nm纳米。55、56、3、液体激光器具有将某种有机染料溶解在一定溶剂中作为活化介质的激光器的优点：波长可调谐，调谐范围广，光谱分辨率高的结构简单，廉价，稳定性差，若丹明6G(Rhodamine6G )溶解在甲醇或乙二醇中。 57、将填充了染料溶液的墨盒放入激光腔，提供泵使激光发生。 用光栅代替反射镜。 激发辐射带宽降低到0.5，激光可以在荧光带整个区域调节。 泵可以用闪光灯实现，得到的激光脉冲宽度为1ms，峰值功率为几kW，重复频率为1Hz。 也可以用固定波长激光泵送。 工作原理，58，dyelaseroutputcurveesofsomecommonlaserdyes， 59、自由电子通过磁场产生自发辐射，产生自由电子和光场能量转移、自由电子集团、光波长尺度小团、相干辐射，4、自由电子激光器、60、杰斐逊实验室自由电子激光第一自由电子激光器(IR-Demo )于1999年8月完成调整北京自由电子激光装置(BFEL )是一种基于30MeV电子直线射频加速器驱动的低增益中远红外(7-19mm )自由电子激光器，以热阴极微波电子枪和a铁为注入器，平面型永磁扭转铁和光谐振器为光电相互作用装置。62、5、半导体激光器、活性层：在结构中间具有0.10.3m厚度的窄带隙p型半导体； 约束层：两侧分别为宽带隙的p型和n型半导体。 3层半导体放置在基板(基板)上，谐振器：前后2个结晶解理面构成法布里-珀罗(FP )作为反射镜。 当施加DH激光器的操作原理以及正向偏置时，p层中的空穴和n层中的电子注入有源层。 由于约束层的带隙比活性层宽，注入活性层的电子和空穴被约束在活性层内。 双异质结构(b )带(c )折射率分布(d )光功率分布，活性层内的电子和空穴形成粒子数反转分布，通过微小的施加电流可以增大电子和空穴浓度，提高效益。 另一方面，活性层的折射率比限制层高，产生的激光被限制在活性区域波导内，因此电光转换效率高，输出激光的阈值电流低，小的散热体能够在室温下连续动作。64、半导体激光器的主要特性、发光波长、GaAlAs/GaAs材料