激光原理与技术--第五章 激光的特性.pptVIP

二、气体激光器 用气体作为激光器的工作物质。其特点是能以脉冲和连续两种方式工作。 外腔式气体激光器示意图 气体激光器 气体激光器 —— 原子激光器，分子激光器，离子激 光器，准分子激光器。 1原子激光器：以氦—氖激光器为代表，这种激光器大都是连续工作方式，输出功率在100毫瓦以下，多用于检测和干涉计量。 2离子激光器：以氩离子激光器为代表，这种激光器可以发射较强的连续功率激光，功率可达几十瓦，是可见光中的重要激光器件，多用于扫描，医学及全息学等方面。 He-Ne激光器的几种结构形式：内腔式、外腔式、半内腔式 与激光跃迁有关的Ne原子的部分能级图 He-Ne激光器是典型的四能级系统，其激光谱线主要有三条 : 3S?2P 0.6328? 2S?2P 1.15? 3S?3P 3.39? 3分子激光器：以CO2激光器为代表，因红外波长激光的热效应高，故多用于激光刀，医疗，机械加工方面，还用于测距，通信。 CO2激光器结构图 与产生激光有关的CO2分子能级图 4准分子激光器：特点—发光都在紫外波段。 用途—多用于微细加工，光刻及医学。 原理—不是分子固有能级跃迁发光，而是当 两种元素的原子被高能量的电脉冲激励时， 两种元素的原子在瞬态结合成的准分子的能级间跃迁产生的受激发光。发光后，分子很快分解成原子。 三、液体激光器 工作物质主要是有机染料。其特点是工作波长连续可调(波长分布在0.32～1.3微米)，主要用于科研领域。 染料，多为粉末状染料溶于有机溶剂中，方可产生激光，它可以用闪光灯泵浦，或激光泵浦。 特点：从红外到紫外范围调谐任意波长(几十到几百纳米）的输出光，谱线很窄，单色性好，适于光化学与光谱学方面的应用。 四、半导体激光器 用半导体作为激光器的工作物质。其最大的特点是体积小、种类多、效率高、使用方便。 激光束的空间分布示意图 工作物质：砷化镓等半导体材料。 工作原理：砷化镓等半导体材料只允许电流沿着一个方 向流动。当穿过介质的光遇到一个被激发的 原子时，它将使这个原子以相同的波长和频 率释放能量，光在来回传播的过程中，不断 地被加强，直到从反射镜面上逃逸出去，形 成激光。 二极管激光器（半导体激光器） 半导体激光器又称为半导体激光二 极管，或简称激光二极管，英文缩写为 LD (Laser Diode)，是实用中最重要 的一类激光器 。 优点：体积小、效率高、寿命长，可采用简单的电流注入方式来泵浦；其工作 电压和电流与集成电路兼容，因而有可能与之单片集成；并且还可用高 达GHZ的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出，可实行 温度调谐和电流调谐。 半导体激光器的应用 …… 信息存储与处理 科学研究 军事 应用 光通信 半导体激光器的应用 医学 应用 二极管激光器（半导体激光器） 半导体激光器发展很快，在微型化方面进展迅速。整个器件只有50 ?m x 150 ?m x 250 ?m，比普通的米粒还小。 用于：光通信，光盘，激光打印，光计算机，微量气体探测等方面。 五、自由电子激光器 工作物质是电子束。其特点是输出功率高，因此而成为战略激光武器的首选器件。 原理：自由电子激光器是利用自由电子在真空磁场中的 周期性摆动产生激光。 特点：自由电子通过很多对极性彼此相反的磁铁组成的 交变磁场，磁场的周期取决于这些磁铁的大小与 间距。发射激光的波长由交变磁场的周期及入射 电子的能量决定。 用途：自由电子激光器可连续工作，输出功率几百瓦。 也可脉冲式工作，平均最高功率几兆瓦。用于材 料科学，医学，表面科学，化学，生物及生命科学等。 六、化学激光器 通过化学反应提供能量，形成受激辐射的激光器。其特点是：频率高，光子能量大，穿透力强，破坏效能高。 七、X射线激光器 X射线是原子内部壳层的电子跃迁产生的光子，其光子能量非常高 目前，最短的X射线波长已达到4.483nm水窗范围（因为水是吸收X射线的，只有在4.483nm附近，水分子有个不吸收区， X射线可顺利通过，损耗很小，故称水窗），由于生物细胞活性组织内均含有很多水份，因此这种波长的X射线激光用于生物学，医学，生命科学的研究。 已经用波长4.483nm X射线激光制成了X射线显微镜，并成功地得到了老鼠精子内核的图象,用于D