固体激光器半导体激光器固体激光器.ppt

光电子材料 一、激光器的诞生 激光器的诞生 激光技术 原理：利用受激辐射放大电磁波，可在紫外线、可见光、红外谱区 极窄的频段内产生高强度相干辐射。 激光的特性使之在光学应用领域带来了革命性的变化： 四十多年来，激光器的品种迅速增加： 固体激光器 半导体激光器 固体激光器（半导体激光泵浦） 化学激光器（HF/DF激光、氧碘化学激光器、CO2激光、燃料激光、氦氖激光） 自由电子激光器 x射线激光器 准分子激光器 金属蒸气激光器等。 激光器的输出水平不断提高： 中、小功率器件 高功率、高能量激光器； 脉冲体制从连续波、准连续波到各种短脉冲、超短脉冲的激光。 连续的高能激光单次输出能量已达百万焦耳以上； 超短脉冲：纳秒 皮秒 费秒 阿秒 脉冲功率密度则可高达1020瓦/cm2以上。 输出激光的频率覆盖着越来越广的范围： 长至亚毫米（太赫兹） 短至x射线 γ激光也在探索中，分立的激光谱线达几千条； 外延膜的生长除常用的液相外延外，分子束外延(MBE)和金属有机化学气相沉积(MOCVD)等新的薄膜生长方法发展很快。 目前生长GaAs和 (Ga, A1)As量子阱结构(0.6~0.8 μm)以用MBE和MOCVD为宜，对波长1.2~1.6 μm的(In, Ga)(As, P)/InP体系，以用氢化物输运气相外延为宜。 激光应用 （1） 激光可在很小的区域上聚焦很高的功率密度： 在工业制造中可进行精确的切削、钻孔和表面改性 做精密的医疗手术 作用于微型靶实现激光核聚变。 （2）激光光谱技术比传统的分辨率提高了百万倍，灵敏度提 高了百亿倍；激光为信息技术开拓了丰富的频率资源； （3） 激光技术开辟了崭新的军事应用： 激光瞄准、制导、测距 激光雷达 激光引信 激光致盲传感器 高能强激光武器等 ●光纤是绝缘体，不受邻近其它系统和其它物体产生杂散电场的影响。因此不受干扰，基本上能防范电子间谍。 ● 尺寸小、重量轻，有利于铺设和运输。光纤的芯径仅为单管同轴电缆的百分之一。8芯光缆直径约10mm，而标准同轴电缆为47mm。这样可以解决地下管网由于通信电缆太多而造成的拥挤问题。 ●光纤材料主要是石英(SiO2)，它在地球上非常丰富。 ●　多组分玻璃光纤 　　SiO2约占百分之几十，此外还含有B2O3、GeO2、P2O3和As2O3等玻璃形成体及Na2O、K2O、CaO、MgO、BaO和PbO等改性剂，熔点低(＜1400℃)，可用传统的坩埚法拉丝，适于制做大芯径、大数值孔径光纤。 　 ●红外光纤 石英光纤在1.3至1.5μm的区域内具有最低的损耗和色散，损耗已降低到0.15dB/km(1.55 μm)，接近于0.1dB/km的理论极限。但其传输距离由于瑞利散射不会超过200km。 利用散射损耗与波长四次幂成反比的关系，制造出适用于长波长的光纤，使损耗进一步降低，就能延长传输距离。5000km传输距离如用0.83 μm的光纤传输系统，需333个中继站，而用1.5 μm的系统有33个中继站就够了。各发达国家已着眼于2~30 μm的新的传输波段，对卤化物、硫属化物和重金属氧化物等红外光纤做了大量开创性工作。 许多厂家均以SiCl4为原料生产石英光纤，原因是Fe、Ni、Cu等氯化物易于用精馏法除去。某些多晶硅生产厂家在用SiHCl3氢还原生产多晶硅的过程中产生大约30％的副产物SiCl4，用这种副产物生产光纤显著降低了成本。 为了获得纤芯与包层折射指数呈阶跃变化(SI型)或梯度变化(GI型)的光纤，生产芯料时皆在高纯SiCl4(99.9999％)中加入百分之几的GeCl4，也有掺锗烷的。 光纤发展趋势 　　光纤是在当今铜资源不足及高技术的迫切要求下，获得空前发展的。以SiCl4为主要原料的石英光纤，经历了0.85μm多模(最低损耗2~3dB/km，无中继距离一般8km)、1.3 μm多模(最低损耗0.41dB/km)、1.3 μm单模(最低损耗0.35dB/km，无中继距离30~50km)，1.5 μm单模(最低损耗0.14~0.16dB/km，无中继距离可达100km)几个阶段。损耗越来越小，无中继距离越来越长。1.3 μm单模和多模光纤已发展成熟。 光纤技术正向更长波长发展。因此研制长波长光纤材料，特别是氟化锆基等非石英光纤，对实现洲际海底光缆的无中继通信具有重大战略意义。此外，光纤传感器在温度、压力、速度、液面、流量、位移、振动、电磁参数及核辐射等的测量中有广阔的应用前景。 谢谢！ 　　纤芯的作用是传导光波，