激光器的种类及应用.pptVIP

按功率分：超大功率、大功率、中功率、小功率激光器； 按输出激光连续性状况分：连续激光器、脉冲激光器； 按泵浦方法分：光泵浦激光器、电泵浦激光器等。 一般按激光工作物质的类型来划分:气体. 液体 .固体 .半导体激光器 激光器的种类 气体激光器 以气体为工作物质的激光器。 目前应用最广泛的一类激光器：小功率He-Ne激光器，大功率二氧化碳激光器等。 大多数能连续工作，激励过程中涉及能级较固定，采用气体放电中的电子碰撞激发。 根据能级跃迁类型，又分为原子、离子、分子、准分子型气体激光器。 1.原子气体激光器 工作物质：中性气体原子。 典型代表：He-Ne激光器。其激活介质按He:Ne=1:10填充，氖提供激光跃迁能级。 气体激光器 发光波长：0.6328?m红光，3.39?m、1.15?m红外光。通常腔镜选取0.6328?m 输出功率：较小(几mW到100mW） 能量转换功率：较低(0.01%） 单色性好，谱线宽度很窄，频率稳定度高，方向性好，发散角小，相干长度达几十公里 应用：精密计量、准直、测距、通讯、跟踪及全息照相等。 2.离子气体激光器 工作物质：离子气体。 输出波长：大多在紫外和可见光区域，输出功率比原子气体激光器高。 代表： 激光器， 输出波长：最强的是 的蓝光和 的绿光， 输出功率：达 ，最大可达 ，可见光谱中连续输出功率最大的气体激光器。 能量转换效率：千分之几 所需泵浦功率高，需加冷却水、热交换器等。 用途：彩色电视、全息照相、信息存储、快速排字、理论研究、医学、染料激光器泵浦源。 气体激光器 3.分子气体激光器 工作物质：中性气体分子的激光器。 代表： 激光器，其能级与分子的振动和转动有关。充气： 输出波长： 红外，正处于光通信“大气窗口”中，常被用作地面和空间光通信光源 效率：高达30%， 输出功率：近似与管子长度成正比，很易从1米长激光器中获得100W连续功率输出 脉冲激光器输出功率可达千兆瓦量级。 又可分为直流放电型、横向放电大气压(TEA) 型和波导型 (a)直流放电型 (b) TEA型 (c)波导型 气体激光器 4.准分子激光器 工作物质：稀有气体或稀有气体与卤素气体的混合气体， 输出波长处于紫外波段的高效脉冲激光器，通常作为分光、激光加工、光刻的光源。 一般稀有气体非常稳定，很难与其他原子结合形成分子， 一旦被激发易与其他原子结合形成分子——准分子， 准分子：激发态很稳定，基态不稳定立即分解，因而可获得理想的反转分布。 稀有气体与卤素气体的不同组合所得激光波长(nm)不同。 准分子激光器激光波长(nm) 放电激发的准分子激光器结构与TEA型CO2激光器基本相同。 很难维持放电的长期稳定性，而要求脉冲宽度为几十ns的高速放电。 卤素气体活性很强，气体容易恶化，必须用耐腐蚀材料制作，并要定期更换气体。 通常采用He、Ne将由压力数千帕的稀有气体和压力数百帕的卤素气体组成的混合气 体稀释成数百千帕的混合气体作为激光工作物质，所形成的激光器输出能量为数百微 焦耳，发光效率1%，重复频率数千赫兹。 液体激光器 激光工作物质：液体。 可分为无机液体激光器和有机液体激光器。染料激光器最有代表性， 优点：波长连续可调（调谐范围从紫外直到红外）、价格低、增益高、效率较高、制备容易、 激光均匀性好、输出功率可与固体和气体激光器相比、 可以循环操作、利于冷却。 典型例子：若丹明6G染料激光器。 泵浦：，波长稍短于激光器输出波长的光泵， 泵浦方式：(1)横向泵浦，泵浦光束与染料激光束垂直； (2)纵向泵浦，泵浦光束与染料光束同轴； (3)倾斜入射式泵浦，泵浦光束与染料激光束成一锐角。 (a)脉冲激光激励型 (b) 连续激光器激励型 层流式染料激光器结构示意图 固体激光器 激光工作物质：生长期间人为掺入杂质原子的晶体。 特点：体积小，结构稳，易维护，输出功率大且适于调Q产生高功率脉冲、锁模产生超短脉冲 典型例子：红宝石激光器、Nd:YAG（掺钕的钇铝石榴石激光器）、钛蓝宝石激光器等。 Nd:YAG激光器结构示意图 半导体激光器 工作物质：半导体材料（主要是化合物半导体） 泵浦：电流注入 特点：输入能量最低，效率最高，体积最小，重量最轻，可以直接调制，结构简单， 与集成电路生产工艺兼容，价格低廉，可靠性高，寿命长等 目