常用激光器盡管�(fā)展到目前為止,激光器的種類繁多,�(shù)目不�,但�(jīng)常為人們所采用、能定型批量生產(chǎn)或在不同程度上�(jìn)入實(shí)用階段的激光器��
盡管�(fā)展到目前為止,激光器的種類繁�,數(shù)目不少,但經(jīng)常為人們所采用、能定型批量生產(chǎn)或在不同程度上�(jìn)入實(shí)用階段的激光器件的�(shù)目還是很有限�。下面僅就其中最常用和最有代表性的幾種分別加以�(jiǎn)要介��
紅寶石激光器 這是人們最早研制成功而至今仍被經(jīng)常采用的一種固體激光器。其工作物質(zhì)為紅寶石晶體,化�(xué)表示式為Al2O3:Cr3+,是將作為發(fā)光中心的三價(jià)鉻離�(Cr3+)摻入剛玉(Al2O3)基質(zhì)中并�(jīng)人工生長(zhǎng)方法而成;整�(gè)晶體外觀呈暗紅色,并通常加工為圓棒狀。采用光泵方法激�(lì),室溫下輸出激光波�(zhǎng)約為6943�。通常情況�,是采用發(fā)光亮度較高的脈沖氙燈�(jìn)行激�(lì),可在較低重復(fù)頻率下�(jìn)行脈沖式�(yùn)�(zhuǎn);在某些特殊�(chǎng)合下,亦可采用連續(xù)光源激�(lì)而實(shí)�(xiàn)連續(xù)�(yùn)�(zhuǎn)�
紅寶石激光器的主要優(yōu)�(diǎn)是輸出可見光波段的激�,可在室溫下�(yùn)�(zhuǎn),工作晶體抗激光破壞能力強(qiáng),器件尺寸可做得比較小,能獲得較大功率的脈沖激光輸出等;其不足之處是為�(chǎn)生激光振蕩所必需的光泵閾值水平較�,激光振蕩受工作晶體溫度變化影響較為明顯,晶體光�(xué)�(zhì)量不夠理想等。這種激光器主要用于激光測(cè)距、激光加�、激光全息技�(shù)、激光醫(yī)�(xué)及實(shí)�(yàn)室基本研究等方面�
摻釹釔鋁石榴石激光器(YAG 激光器� 這種激光器的工作物�(zhì)是摻有三�(jià)釹離�(Nd3+)的釔鋁石榴石晶體,其化�(xué)表示式為Y3Al5O12:Nd3+,呈淺紫色,通常加工成圓棒狀。該種晶體的熱傳�(dǎo)性能較好,而且激光振蕩特性受晶體溫升變化又比較小,故這種激光器可在連續(xù)光泵(連續(xù)氪燈激�(lì))條件下�(jìn)行連續(xù)式運(yùn)�(zhuǎn),或者在較高重復(fù)脈沖(脈沖氙燈激�(lì))條件下�(jìn)行脈沖運(yùn)�(zhuǎn),輸出激光波�(zhǎng)�1.064微米�
摻釹釔鋁石榴石激光器 (�(jiǎn)稱為YAG激光器)的主要優(yōu)�(diǎn)是為�(chǎn)生激光振蕩所必需的光泵激�(lì)閾值較�,器件的能量�(zhuǎn)換效率較�,可在室溫條件下�(jìn)行較�(zhǎng)期的連續(xù)�(yùn)�(zhuǎn)或較高重�(fù)率(�(dá)每秒幾十次以上)脈沖式運(yùn)�(zhuǎn);其不足之處是輸出激光為人眼看不見的近紅外光,因此在許多應(yīng)用場(chǎng)合下需采用倍頻(二次諧波)技�(shù)�1.06微米激光轉(zhuǎn)換為0.53微米的綠色激光;此外,工作晶體受人工生長(zhǎng)技�(shù)的限制不容易做得很大,且晶體本身抗激光破壞的能力不很�(qiáng),因此不適于用來�(chǎn)生較高功率和較大能量的脈沖輸�。這種激光器主要�(yīng)用于激光測(cè)量、激光加�、激光治�、激光泵�、非線性光�(xué)以及�(shí)�(yàn)室基本研究等方面�
釹玻璃激光器工作物質(zhì)是摻有三�(jià)釹離� (Nd3+)的優(yōu)�(zhì)光學(xué)玻璃(常用者為硅酸鹽玻�),呈淡紫紅�,通常情況下加工成圓棒狀,特殊要求場(chǎng)合下亦可成片狀或其他幾何形狀(見彩圖�。采用光泵(脈沖氙燈)激�(lì),輸出激光波�(zhǎng)�1.06微米,可在室溫或高于室溫的較大范圍內(nèi)�(jìn)行單次脈沖運(yùn)�(zhuǎn)或較低重�(fù)率情況下的重�(fù)脈沖�(yùn)�(zhuǎn)?!♀S玻璃激光器的主要優(yōu)�(diǎn)是成本較�、器件的能量�(zhuǎn)換效率較�,特別是用現(xiàn)有方法可制備大體�、高�(zhì)�、抗激光破壞能力強(qiáng)的釹玻璃工作物質(zhì),故可制成較大尺寸的器件,用來獲得較高功率或較大能量(高于幾千焦耳)的近紅外脈沖激光輸�。其不足之處是玻璃工作物�(zhì)的熱傳導(dǎo)性能較差,故不適于作連續(xù)�(yùn)�(zhuǎn)或較高重�(fù)率的脈沖�(yùn)�(zhuǎn)。這種激光器主要�(yīng)用于激光加�、激光治�、激光測(cè)�、非線性光�(xué)與激光等離子體研究方��
氦氖激光器 是一種典型的原子氣體激光器,也是人們最早研制成功而且目前仍然是應(yīng)用最廣的一種氣體激光器。工作物�(zhì)為惰性氣體氦(He)與氖(Ne)的混合物,通常采用直流氣體放電�(jìn)行激�(lì),其中氦原子起能量轉(zhuǎn)移作�,而氖原子起粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和發(fā)射激光的作用,通常輸出�6328埃的紅色可見激光,也可制成近紅外波段的激光輸�,工作狀�(tài)為連續(xù)�(yùn)�(zhuǎn)�
氦氖激光器的主要優(yōu)�(diǎn)是裝置簡(jiǎn)�、成本低�、操作簡(jiǎn)�、可�(zhǎng)�(shí)間穩(wěn)定運(yùn)�(zhuǎn)以及輸出為單色性較好的可見激光等;其主要不足之處是連續(xù)輸出的激光功率水平較低(通常在毫瓦量�(jí)�。這種激光器主要用于激光準(zhǔn)�、激光顯�、精密測(cè)量與�(jì)量標(biāo)�(zhǔn)、全息照相與激光通信等方��
氬離子激光器 這是一種典型的離子激光器,工作物�(zhì)為惰性氣體氬,工作氣壓一般在1托以�,以大電流直流放電�(jìn)行激�(lì),在氬離子(Ar+)�3p44p�3p44s電子組態(tài)間實(shí)�(xiàn)粒子�(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生相�(yīng)的多條可見激光譜線發(fā)射,其中最�(qiáng)的激光譜線波�(zhǎng)�4880埃和5145��
氬離子激光器的主要優(yōu)�(diǎn)是可以獲得較高功率(幾十瓦以上)的連續(xù)�(yùn)�(zhuǎn)可見激光輸�;不足之處是器件�(jié)�(gòu)�(fù)雜、成本較�、能量轉(zhuǎn)換效率較低等。這種激光器主要用于激光顯�、信息處理、激光泵�、全息照相以及激光光譜學(xué)研究等方��
二氧化碳激光器 這是一種典型的分子氣體激光器,工作物�(zhì)為二氧化�(CO2)分子氣體,通常情況下采用氣體放電�(jìn)行激�(lì);當(dāng)器件用于連續(xù)�(yùn)�(zhuǎn)�(shí),工作物�(zhì)氣壓較低�10托以下),當(dāng)器件用于脈沖狀�(tài)�(shí),工作物�(zhì)氣壓較高(大于大氣壓�;輸出激光波�(zhǎng)主要�10.6微米附近的中紅外光譜區(qū)�
二氧化碳激光器的主要優(yōu)�(diǎn)是器件的能量�(zhuǎn)換效率較�(可達(dá)20%),在脈沖�(yùn)�(zhuǎn)情況下可獲得大能量(幾千焦耳以上)脈沖激光輸�。這種激光器主要用于激光加�、激光治�、激光通信、非線性光�(xué)激光光譜學(xué)與激光等離子體研究等方面�
氮分子激光器 是一種工作在紫外波段的脈沖氣體激光器。工作物�(zhì)為氮分子(N2)氣體,采用快速大電流脈沖放電�(jìn)行激�(lì),在氮分子的電子能級(jí)間實(shí)�(xiàn)粒子�(shù)反轉(zhuǎn)和產(chǎn)生波�(zhǎng)較短的激光發(fā)�,其輸出波長(zhǎng)主要分布在近紫外光譜區(qū),其中以3371埃激光譜線為最常用;輸出激光脈沖的�(shí)間寬度較�,一般為�(10-9)秒數(shù)量級(jí);輸出激光的脈沖峰值功率也較高,可達(dá)兆瓦量級(jí)以上;輸出脈沖重復(fù)率可�(dá)每秒幾十到幾百次�
氮分子激光器的主要優(yōu)�(diǎn)是輸出為近紫外激光,脈沖功率較高。困此適用于激光熒光分析、制造集成電�、激光育�、激光治�、探�(cè)污染、激光泵浦以及用于非線性光�(xué)方面的基�(chǔ)研究等�
�(zhǔn)分子激光器 這是一種特殊類型并且主要工作在紫外波段的氣體激光器,工作物�(zhì)為準(zhǔn)分子氣體。準(zhǔn)分子是一種不�(wěn)定的處于激�(fā)狀�(tài)的復(fù)合分�,通常情況下它從產(chǎn)生到消失所�(jīng)歷的�(shí)間很短(幾十納秒量級(jí)�??僧a(chǎn)生激光作用的�(zhǔn)分子氣體大體可分為三類:即惰性氣體準(zhǔn)分子(如Xe2、Ar2�),惰性氣體原子與鹵素氣體原子�(jié)合而成的準(zhǔn)分子(如XeF、KrF、XeCl等),以及金屬原子與鹵素原子�(jié)合而成的準(zhǔn)分子 (如HgCl、CUF�)。這種激光器采用快放電激�(lì)或脈沖電子束注入激�(lì);輸出多條激光譜線且主要分布在光譜波段的近紫外區(qū)和真空紫外區(qū)�
�(zhǔn)分子激光器的主要優(yōu)�(diǎn)是輸出激光位于近紫外與真空紫外區(qū),可獲得較高功率和較大能量的脈沖激光輸�,器件的能量�(zhuǎn)換效率較高。這種激光器的應(yīng)用范圍與氮分子激光器大致相同�
可調(diào)諧染料激光器 這是一種典型的液體激光器,工作物�(zhì)為有�(jī)染料溶液,可采用脈沖氙燈或由其他激光器�(fā)出的激光�(jìn)行光泵激�(lì);由于對(duì)選定的某種染料溶液而言,常常具有較寬的熒光�(fā)射譜帶和相應(yīng)的激光增益帶�,因此在激光器�(nèi)采用適當(dāng)?shù)纳⒃?duì)振蕩頻率�(jìn)行選擇性控制之后,可在較寬光譜范圍�(nèi)(�??蛇_(dá)幾百埃以上)獲得單色性較好的可調(diào)諧激光輸�;若�(jìn)一步變換所使用的染料媒�(zhì)的種類或組合方式,則可在更加寬廣的光譜范圍內(nèi)(可�(dá)千埃以上)實(shí)�(xiàn)可調(diào)諧激光振�。染料激光器可分別采用連續(xù)或重�(fù)脈沖兩種方法�(yùn)�(zhuǎn),在以激光�(jìn)行光泵激�(lì)的情況下,器件有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。在可見光譜區(qū)�(yùn)�(zhuǎn)的染料激光器所使用的典型工作物�(zhì)為若丹明 6G、若丹明B等類染料溶液�
可調(diào)諧染料激光器主要�(yīng)用于激光光譜學(xué)和非線性光�(xué)研究�(lǐng)�;此外,在激光顯�、信息記錄與存儲(chǔ)、激光醫(yī)�(xué)與生物學(xué)研究等方面也有其特殊的應(yīng)用價(jià)��
半導(dǎo)體二極管激光器 這是人們最早研制成功的一種典型的半導(dǎo)體激光器,其工作原理如圖所示。在本質(zhì)�,這種裝置類似于一種單向(正)偏壓�(fā)光二極管,在N區(qū)�(dǎo)帶的底部集居著電�,而在P區(qū)�(jià)帶的頂部集居著空�;在正向偏壓作用�,電子由N區(qū)�(jìn)入P區(qū),并在PN�(jié)(交界)區(qū)與空穴相�(fù)合而產(chǎn)生發(fā)光,�(fā)光光子能量約等于�(dǎo)帶與�(jià)帶之能量�;如果對(duì)PN�(jié)二極管施加的正向注入電流密度超過一定的閾�,使在PN�(jié)區(qū)由復(fù)合發(fā)光所決定的增益遠(yuǎn)大于各種可能的光損耗,就可以形成相干的激光振�;此�(shí),光�(xué)共振�,可由垂直于�(jié)平面的兩�(gè)平行晶體解理面構(gòu)��
半導(dǎo)體PN�(jié)二極管激光器的主要優(yōu)�(diǎn)是體積小、重量輕、成本低、效率高和使用壽命長(zhǎng)。目前效果和使用最普遍的是雙異�(zhì)�(jié)型砷化鎵(GaAs/GaAlAs)二極管激光器(見彩�),可在室溫條件下以較高重�(fù)脈沖率運(yùn)�(zhuǎn)或連續(xù)�(yùn)�(zhuǎn),輸出激光在0.8微米附近的近紅外區(qū),并可按一定方式在有限的光譜范圍內(nèi)�(jìn)行調(diào)��
半導(dǎo)體二極管激光器在激光通信、信息存�(chǔ)、處理與顯示、激光測(cè)�、制�(dǎo)、夜視及激光光譜學(xué)研究等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用價(jià)�(見激�、激光器、激光單元技�(shù))�
稀土激光材料的�(yīng)用器�
YAG∶Nd激光器
這是用量最�、最成熟的激光晶�,對(duì)其需求占激光晶體的90%左右,在未來5年內(nèi)仍為主體。材料加工是激光器巨大市場(chǎng)之一。CO2激光器與YAG∶Nd激光器在材料加工方面銷售量之比�2�1�
光存貯激光器
作為信息高速公路重要組成部�,市�(chǎng)潛力非常巨大,其中一部分屬于光存�(chǔ)。提高存�(chǔ)密度的方法是用更短波�(zhǎng)的激�,目前選擇是808微米的LED泵浦YVO4∶Nd晶體�
2微米激光器
Ho和Tm激光器有很大的市場(chǎng)潛力。由于Ho和Tm激光輸出波�(zhǎng)�2微米左右,與水的吸收峰相接近,有極好的對(duì)人體組織切割和凝血效果,可以用普通光纖傳輸,是理想的手術(shù)激光光�。美�(guó)已批�(zhǔn)20多種2微米激光在�(yī)療臨床使�??芍委煻喾N疾病�2微米激光對(duì)人眼安全,大氣穿透好,可作為激光雷�(dá)光源,其綜合性能�(yōu)于YAG∶Nd和CO2激光器�
LED泵浦的固體激光器
LED泵浦固體激光器其效率比燈泵浦提�10�,全固體化可靠性提�100�,在光存�(chǔ)、微�(xì)加工、有線電�、遙感、雷�(dá)等科研方面有巨大市場(chǎng)。LED泵浦激光材料主要有YAG∶Nd、YAG∶Tm、YVO4∶Nd、Y2SiO5∶Nd��
維庫(kù)電子通,電子知識(shí),一查百��
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