第2讲激光器件及其技术.pdf

超快超强激光物理学 第二讲 激光器件及其技术 第二讲 激光器件及其技术 主讲：蒋红兵 主讲：蒋红兵 北京大学物理学院现代光学研究所 人工微结构和介观物理国家重点实验室 中科院－北京大学联合超快光科学和激光物理中心 第三届全国物理学研究生暑期学校 一 激光发展史 二 激光原理 三 激光器件简介 四 激光技术 第三届全国物理学研究生暑期学校 激光分类： 1 、工作介质 气体激光器：He-Ne, Ar+, CO, CO , XeF, KrCl 2 固体激光器: Ruby, YAG, YLF, Ti:Sapphire 染料激光器: DCM, R6G 半导体激光：GaN, GaAs 自由电子激光：电子在周期静磁场中通过 相干辐射 2 、激光特性 连续 脉冲 （调Q、锁模） 第三届全国物理学研究生暑期学校 l激光器三个主要部分： 增益介质──激光工作物质上能级粒子数反转， 提供受激放大 谐振腔 ──选模，限制波形和提供反馈、增益 提供稳定振荡 泵浦源 ──提供能量，使粒子数反转，最后转 化成激光能量 器件介绍：气体激光器：He-Ne, , CO2 固体激光器: Ruby, YAG, Ti:Sapphire 染料激光器 第三届全国物理学研究生暑期学校 气体激光器 （增益介质为气体。可以是原子，分子或离子） He-Ne, 原子激光器， CO2 分子激光器 He-Ne 结构： 放电管：毛细管 电极：阳极为钨针 阴极为圆筒状 铝或铝合金 光学谐振腔 一般为平凹腔 凹面镜全反 平面镜1-2%输出 第三届全国物理学研究生暑期学校 He-Ne激光器能级图 Ne激光下能级消激发 1S 到1S 禁戒跃迁，管壁碰撞驰豫，所以用毛细管 0 第三届全国物理学研究生暑期学校 CO 激光器 2 激光上下能级为电子基态 的振转能级，能量转换效 率高，输出功率大，波长 较长，在远红外，9-11微 米 激发：直流辉光放电 （1）电子碰撞激发 （2 ）窜级跃迁激发 （3 ）共振转移 +N 2 第三届全国物理学研究生暑期学校 第三届全国物理学研究生暑期学校 第三届全国物理学研究生暑期学校 激光器基本构造 （普通密封型） （1）放电管，水冷管， 储气回气管 （2 ）电极 冷阴极，其材料帮助 CO+O CO 2 2 （3 ）谐振腔 大多采用大曲率半径 的平凹腔 （4 ）电源 数万伏直流电源 第三届全国物理学研究生暑期学校 选频 9-11微米，相邻谱线间隔1-2cm-1, 共有一百多条谱线