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一、激励源 二、激光工作物质 1、气体工作物质 气体工作物质的优点： 气体工作物质的缺点： 2、液体工作物质 液体优点： 3、固体工作物质 固体工作物质通常被加工成圆柱形。用固体工作物质制做激光器，一般都用强光来泵浦。 常用的固体工作物质 固体介质条件： 光学/光谱学特性: 振荡阈值低 吸收带宽 光学均匀性好 发射截面大…… 4、半导体工作物质 激光器的主要参数： * 激光器基本结构 每一种激光器都必须有激励源、工作物质和谐振腔这3个基本组成部分。 ? 激励源的作用： 为工作物质中形成粒子数反转分布和光放大提供必要的能量来源。 ? 激励的方式： 光激励、电激励、化学反应激励、热能激励和核能激励等。以前2种最为常用。 ? 工作物质是产生激光的物质基础，它决定了输出激光的波长以及仪器的结构和性能。 ? 人们总是尽量选用那些在室温下更容易实现粒子数反转的物质，而且它们应对激励源有很强的吸收性。 ? 激光工作物质可分为气体、液体、固体和半导体四大类。 原子气体、离子气体和分子气体 原子气体：没有电离的气体原子 氦氖(He-Ne)激光器 分子气体：没有电离的气体分子 二氧化碳(CO2)激光器 离子气体：电离后的气体离子 主要有氩离子(Ar+)、氪离子(Kr+)和金属蒸汽离子。 氩离子激光器、氪离子激光器和氦镉离子激光器等 均匀性好，使得输出光束质量较高 单色性和相干性都较固体激光和半导体激光好，光束发散角小 大多数气体工作物质的能量转换效率较高，容易实现大功率连续输出 可作为激光工作物质的气体种类很丰富，气体激光器种类很多 发射的谱线范围很宽，几乎遍布从紫外到红外整个光谱区 结构较简单 气体工作物质的浓度低，不利于做成小尺寸而功率大的激光器。 由于气体的泄漏和损耗，工作寿命较固体激光器短。 有机化合物液体 有机染料，如：若丹明6G、香豆素、荧光素钠等溶于乙醇等有机溶液 无机化合物液体 含钕的无机盐溶于无机液体 成本低，容易制备 光学均匀性较好 输出的激光频带很宽，因而容易实现波长在很宽范围内的连续调谐。 虽然液体工作物质中的激活粒子浓度较固体工作物质小3个数量级，但它们的发射截面积一般较固体工作物质大3个数量级。因而液体工作物质的增益很高，与固体工作物质相近，容易获得大功率输出。 固体工作物质：把激活离子掺入固体基质 玻璃 晶体 它们的物理和化学性能主要取决于基质材料 基质材料为激活离子提供了一个分布的环境 工作物质的能级结构和光谱特性则主要由激活离子决定 基质材料与激活离子是可以相互影响 主要有掺钕钇铝石榴石、红宝石、钕玻璃等。 可作为激活离子掺人固体基质的元素很多，常见的大致可分为3类： ①过渡族金属离子，如铬(Gr3+)、镍(Ni2+)、钴(Co2+)； ②3价稀土金属离子，如钕(Nd3+)、钬(Ho3+)、铒(Er3+)； ③2价稀土金属离子，如钐(Sm2+)、铥(Tm2+)、镝(Dy2+)。 理化特性: 热导率大 热光稳定性好 自损坏阈值高 化学性能稳定…… 半导体激光器是利用电子在能带间的跃迁来发光，直接通电就可对它进行激励，因而它们的能量转换效率大大超过一般的固体工作物质。 可作为激光器工作物质的半导体材料包括砷化镓、硫化镉、铅锡碲等。 ? 优点：体积小，调制方便； ? 缺点：光束发散角大和相干性差。 * * *