常用激光器件介绍.pptVIP

第五章、常用激光器件介绍 固体激光器 气体激光器 染料激光器 化学激光器* 自由电子激光器* 1、固体激光器 固体激光器的特点 红宝石激光器 掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器 蓝宝石(Ti-Sapphire)激光器 钕玻璃激光器 光纤激光器 固体激光器的特点 增益介质为固体 一般由光泵激发 激光能量大，峰值功率高 增益介质稳定，寿命长 能量转换效率较低 激光系统体积较大 一般需要冷却系统 红宝石激光器 掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器 掺钕钇铝石榴石激光器与红宝石激光器有相类似的结构，即也是由工作物质、泵浦光源、聚光腔和光学谐振腔组成。由于选取了不同的工作物质和与工作物质相匹配的光泵，使其能实现连续运转。 工作物质。掺钕钇铝石榴石晶体是以钇铝石榴石（简称YAG）单晶为基质材料，掺入适量的三价稀土离子Nd3+所构成。YAG是由Y2O3和Al2O3按摩尔比为3：5化合生成的，当掺入作为激活剂的Nd2O3后，则在原来是Y3+的点阵上部分地被Nd3+代换，而形成了淡紫色的Nd3+：YAG晶体。其掺杂浓度为0.725％（重量），Nd3+密度约为1．38×1020cm-1。 热导率高，有利于连续运转 熔点较高，为1970℃，能承受较高的辐射功率 阈值低，效率高　　 输出波长为1.06?m 蓝宝石（Ti-Sapphire）激光器 阈值低 泵浦效率高 激光线宽宽 一般用于产生超短光脉冲 激光线宽范围700nm-1100nm 输出波长可调谐 钕玻璃激光器 容易获得光学性质好的大尺寸增益介质 可以制成特大功率的激光器 激光波长为1.06?m 用光泵浦 导热性能和机械性能差 不适用于连续和高重复率运转 光纤激光器 谐振腔为波导腔 光纤掺Nd、Erbium或其他激光物质制成 一般用波长较短的激光延光纤泵浦 用于通信 经常被做成放大器 2、气体激光器 以气体或金属蒸汽作为工作物质的激光器 又可分为原子激光器、离子激光器、分子激光器、准分子激光器等 由于利用气体原子、分子或离子的分离能级进行工作，所以激光输出波长范围较宽 由于气体工作物质的光学均匀性好，所以一般输出的光束质量较好 几种典型的气体激光器 氦-氖（He-Ne）激光器 二氧化碳（CO2）激光器 氩离子（Ar+）激光器 氦-镉激光器 准分子激光器 氦-氖（He-Ne）激光器 输出波长6328?、1.15?m和3.39 ?m 相干长度长 造价低廉 毛细管内充入总气压约为2Torr（托）的He、Ne混合气体，其混合气压比为5：1－7：1左右 二氧化碳激光器 激光输出波长10.6?m 典型 分子激光器，利用分子的振-转能级作为激光能级 能量转换效率高 可得到大功率连续输出或大能量脉冲输出 多用于工业加工和医疗 氩离子激光器 输出激光波长4880?和5145? 连续输出功率可超过100W 常用于泵浦光源、全息存储、光谱分析、医疗和工业加工 氦镉激光器是一种金属蒸气离子激光器。其中产生激光跃迁的是镉离子（Cd+)，氦气（He）作为辅助气体。它与氦氖激光器类似，可以在直流放电的条件下连续工作。它比氦氖激光有更高的输出功率（一般为几十毫瓦），发射波长较短，为441.6nm（蓝紫色）和325nm（紫外），因此，是一种更适用于光敏材料曝光和全息印刷制版的较理想的光源。 准分子激光器 工作物质为受激准分子 容易形成粒子数反转 增益比较高 一般工作于紫外，如XeF或F2激光器波长分别为351nm和157nm 在光学刻蚀、光化学、同位素分离、核聚变、以及作为泵浦光源等方面有相当广泛的应用 染料激光器 增益线宽大，可做宽带调谐（300nm-1200nm） 锁模染料激光器可以获得超短脉冲 染料一般为液体，光学均匀性好价格低 一般用较短波长的激光泵浦 主要用于需要调谐激光波长的场合，以及超短脉冲和超快现象研究 化学激光器 化学激光器不需要光或电源从外部的激发，而是利用工作物质本身化学反应中释放出来的能量作为它的激发能 化学激光器一般是利用化学反应释放出来的能量来激发反应产物，造成分子的振转能级间能量跃迁，从而建立粒子数反转 自由电子激光器 以高能自由电子为工作物质 没有固定能级限制 输出波长理论上可以从红外一直到?射线 空心阴极He-Cd激光器 + + + + + + + + + - 空心阴极He-Cd激光器，可以发射蓝（4416埃）、绿（5337和5378埃）和红（6355和6360埃）三种颜色的激光。使用宽带反射镜时，可同时输出三种颜色配合而成的白色激光。 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????