激光系统知识培训

1、深圳市光大激光科技股份有限公司深圳市光大激光科技股份有限公司 乐总工 2012年11月08日 17:00-18:30 培训目标 激光原理补充 介绍公司所用的部分激光器和它们的原理 下周将介绍激光加工原理 目录 激光原理补充 固体激光器 二氧化碳激光器 光纤激光器激光原理补充激光原理补充-横电磁波模上：不同TM横电磁波模 下：高斯光束TM00光强分布TEM: Transverse Electromagnetic Mode横电磁波模：mn数字代表节点数m-1和n-1 高斯光束：高斯光束：TM00激光加工中的最常用的模横截面光强成高斯分布优点：能量集中，经过一般光学器件后仍是高斯光束光束腰宽光束腰宽

2、：光强为中心光强的1/e2=13.5%处的对应直径值“Fundamentals of Light Sources and Lasers”, 2004, Mark Csele激光原理补充激光原理补充-聚焦光斑计算聚焦光斑计算聚焦后的高斯光束透镜聚焦光斑大小光斑大小的计算：瑞利距离（聚焦深度聚焦深度）的计算：激光波长f：聚焦透镜焦距M2：光束质量因子，定义为光束发散角除以衍射极限下的发散角D0：入射光在透镜入射处光斑大小“Practical Considerations in the Design of Visible and UV Laser Based Micromachining Syste

3、ms”，Cohent 固体激光器固体激光器 DPSSL：diode-pumped solid state laser 波长：1064nm，532nm，355nm 二氧化碳激光器二氧化碳激光器 波长：10.6m 光纤激光器光纤激光器 波长：1064nm，1070-0180nm，532nm，355nm公司部分激光器介绍公司部分激光器介绍Coherent Inc.美国相干i.e. AVIA系列Advanced Optowave Corp.美国光波i.e. AWAVE系列固体激光器供应商固体激光器供应商固体激光器原理固体激光器原理-端面泵浦激光器端面泵浦激光器“High Power Q-switche

4、d TEM00 Mode Diode-Pumped Solid StateLasers with 30W Output Power at 355nm” 2006. C. X. Wang增益介质增益介质：Nd:YAG 掺钕钇铝石榴石 neodymium-doped yttrium aluminum garnetNd:YVO4 掺钕钒酸钇 neodymium-doped yttrium vanadate上：端面泵浦激光器；下：倍频光路泵浦光源泵浦光源：二极管泵浦波长波长：1064nm，经非线性晶体（如LBO）倍频至532nm(SFG)，355nm(THG)固体激光器原理固体激光器原理-Nd：YAG

5、能级图能级图“Laser Fabrication and Machining of Materials”, 2008,N.B.DahotreNd:YAG激光器中钕离子能级示意图Nd:YAG 四能级激光器，容易实现粒子数反转增益介质：取代钇铝石榴石 （Y3Al5O12）中Y3+的Nd3+受激辐射的能级跃迁：4F3/2 level 到 4I11/2可以连续出光，也可以调Q脉冲出光固体激光器原理固体激光器原理-泵浦光谱和泵浦光谱和YAG吸收谱吸收谱“Fundamentals of Light Sources and Lasers”, 2004, Mark Csele“GaN-Based Laser Diodes Towards Longer Wavelengths and Short Pulses” 2012 W.G.SheibenzuberYAG晶体吸收谱闪光灯泵浦发射光谱(氙灯和氪灯）紫光激光二极管发射光谱激光二极管泵浦可以更好的对增益介质进行激发。也可以选择性的激发增益介质到指定能级固体激光器原理固体激光器原理-品质因数品质因数品质因数 （Q因数）两种定义为：1. 谐振腔里储存能量与每周期损失能量的比值的2倍 2. 谐振频率与谐振半高宽的比值调Q激光：一开始Q开关打开，Q因数很低，谐振腔能量损失很大，激光阈值高，不会发生受激辐射，使得谐振腔内可以达到