激光原理与应用讲_第五章详解.ppt

* 下面我们再来看Ar＋离子激光器, Ar＋离子激光器是最常见得离子激光器， Ar＋激光器……，由于Ar＋激光器的放电电流密度很高所以激光器工作时会产生大量的热，这样结构就变得较为复杂，这里我就不做深入介绍了。 * Ar＋激光器与激光辐射…… （结合图说明粒子的泵浦和受激发射过程） Ar＋激光器可以…… * * 下面我们来学习5.3节染料激光器，这一节中主要是让大家掌握染料激光器的特点，另外我介着重会绍一些关于激光调谐相关的知识，当然……非重点……了解 染料激光器顾名思义……液态……，染料激光器的特点是……。 我们首先来看染料激光器的激发机理…… * 下面再来看一下染料激光器的泵浦，……两种……闪光灯三重态“陷阱”效应，激光脉冲泵浦……。 * 下面向大家介绍几种常用的激光器调谐方法，首先来看……普遍使用……输出方式…… * 下面来看…… * 下面来看…… * 下面来看…… * 下面我们来学习5.4节半导体激光器，这一节中主要是让大家掌握半导体激光器的特点 半导体激光器……工作物质固体……但是导带中的电子与价带中的空穴复合……单独一类…… 下面我们首先来看半导体的能带和产生受激辐射的条件，对于纯净…… * 研究表明，在热平衡时…… 对于杂质半导体…… * 下面我们来看PN结中粒子数反转是怎样形成的…… * 我们再来进一步看下半导体激光器的基本结构和光束特点…… * 下面我们来看PN结中粒子数反转是怎样形成的…… * 下面我们在5.5节中再简要了解一下准分子激光器、自由电子激光器和化学激光器，在准分子…… CO2激光器中与产生激光有关的CO2分子能级图如图(5-13)所示。 图(5-13) 与产生激光有关的CO2分子能级图 2. CO2激光器的输出特性 相应于CO2激光器的输出功率，其放电电流有一个最佳值。CO2 激光器的最佳放电电流与放电管的直径，管内总气压，以及气体混合比有关。 CO2激光器的转换效率是很高，最高接近40％。 其激光谱线主要有两条 : 0001?0200 9.6 ?m 0001?1000 10.6?m 5.2.2 二氧化碳激光器 5.2.3 Ar+离子激光器 1. Ar＋激光器的结构 Ar＋激光器一般由放电管、谐振腔、轴向磁场和回气管等几部分组成。如图(5-14)所示为石墨放电管的分段结构 。 图(5-14) 分段石墨结构Ar+激光器示意图 5.2.3 Ar+离子激光器 2. Ar＋激光器的激发机理 Ar＋激光器与激光辐射有关的能级结构如图(5-15)所示 图(5-15) 与产生激光有关的Ar+的能级结构 Ar＋激光器可以产生多条激光谱线，对应每条谱线都有一个阈值电流： 波长 阈值电流 488.0nm 4.5A 514.5nm 7A 476.5nm 8A 496.5nm 9A 501.7nm 12A 472.7nm 14A Ar＋激光器中通常需要加入选频元件来实现单一频率输出 小结： 气体激光器的特点是：输出光束的质量好。 He-Ne激光器输出的典型波长：632.8nm。 CO2激光器输出的典型波长：9.6 μm 和10.6μm。 Ar+激光器输出的典型波长：488nm，514.5nm。 5.3.1 染料激光器的激发机理 染料分子能级图是如图(5-17)所示的准连续态能级结构。 需要避免 三重态“陷阱”效应 图(5-17) 染料分子能级图 图(5-18) 染料的吸收-荧光光谱图 染料激光器的特点是：波长调谐范围宽，输出功率较大，光束质量较好。 5.3.2 染料激光器的泵浦 1.闪光灯脉冲泵浦 2.激光脉冲泵浦 能够用于泵浦染料激光器的激光种类很多，主要有氮分子激光器，红宝石激光器，钕玻璃激光器，铜蒸气激光器，准分子激光器，以及这些激光的二次、三次谐波等。 图(5-19)是目前经常采用的三镜腔式染料激光器结构示意图。 图(5-19) 三镜腔式染料激光器 5.3.3 染料激光器的调谐 1. 光栅调谐 图(5-20)是一种光栅-反射镜调谐腔，光栅G具有扩束和色散作用。 图(5-20) 光栅-反射镜调谐腔 图(5-21) 棱镜调谐腔 5.3.3 染料激光器的调谐 2. 棱镜调谐 图(5-21)是一种折叠式纵向泵浦染料激光器原理图，棱镜是一种色散元件。 5.3.3 染料激光器的调谐 3. 双折射滤光片调谐 利用双折射滤光片调谐，是目前染料激光器广泛采用的调谐方法，国内外的Ar＋激光、YAG倍频激光泵浦的染料激光器，都使用这种方法调谐。 图(5－22)给出的典型染料激光器就是利用双折射滤光片进行调谐的。 图(5-22) 典型染料激光器原理示意图 小结： 染料激光器的特点是：波长调谐范围宽，输出功率较