典型的激光器【共63张课件】.pptVIP

典型的激光器;5.1激光器的分类和特点;二、按照激光工作物质;2．固体激光器

固体工作物质通常是在基质材料,如晶体或玻璃中掺入少量的金属离子(激活离子),跃迁发生在激活离子不同工作能级之间。

用作激活离子的元素可分为四类:三价稀土金属离子、二价稀土金属离子、过渡金属离子和锕系金属离子。

用作基质材料的有：硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐玻璃等；金属氧化物、氟化物晶体等。

典型代表是红宝石(Cr3+:Al2O3)激光器、掺钕钇铝石榴石(Nd3+:YAG)激光器、钕玻璃激光器。

;激励方式：多采用光泵浦,泵浦光源主要有闪光灯和LD两类

波长：覆盖范围主要位于可见光—近红外波段。

特点：激光谱线数千条,具有输出能量大(多级钕玻璃脉冲激光器,单脉冲输出能量可达数万焦)、运转方式多样等特点。器件结构紧凑、牢固耐用、易于与光纤耦合进行光纤传输。

应用：工业、国防、科研、医学等领域,如激光测距、材料加工、激光医疗、激光光谱学、激光核聚变等方面。

1960年,世界上第一台固体激光器———红宝石激光器;3．半导体激光器：半导体激光器以半导体材料为工作物质。

半导体激光二极管,或简称激光二极管(LD)

常用的半导体材料主要有:砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、碲锡铅(PbSnTe)等。

根据生成p-n结所用材料和结构的不同,半导体激光器有同质结、异质结(单、双)、量子阱等多种类型。

半导体激光器采用注入电流泵浦。;波长：覆盖范围一般在近红外波段(920nm～1.65μm),其中1.3μm与1.55μm为光纤传输的两个窗口。

特点：能量转换效率高、易于进行高速电流调制、超小型化、结构简单、使用寿命长(一般可达数十万乃至百万小时以上)等突出特点。

应用：光纤通信、光存储、光信息处理、科研、医疗等领域,如激光光盘、激光高速印刷、全息照相、办公自动化、激光准直及激光医疗等方面。

1962年,世界上第一台半导体激光器———GaAs激光器。;4．液体激光器

分为二类:染料激光器和无机液体激光器。典型代表是染料激光器，已获得广泛的应用。

激励方式：多采用光泵浦,主要有激光泵浦和闪光灯泵浦

波长:覆盖范围为紫外到近红外波段(300nm～1.3μm),通过混频等技术还可将波长范围扩展至真空紫外到中红外波段。激光波长连续可调谐是染料激光器最重要的输出特性。染料溶液的稳定性比较差是这类器件的不足。

应用:科学研究、医学等领域,如激光光谱学、光化学、同位素分离、光生物学等方面。

1966年,世界上第一台染料激光器———由红宝石激光器泵浦的氯铝钛花青染料激光器。;5．化学激光器

通过化学反应实现粒子数反转从而产生受激光辐射的。

工作物质可以是气体或液体,但目前主要是气体,如氟化氢(HF)、氟化氚(DF)等。

采用化学能激励。为促成工作物质的化学反应,一般需采用一些引发措施,如光引发、电引发、化学引发等。

波长：覆盖范围为紫外到红外波段,直至微米波段。

特点：功率高、能量输出高,无需外界提供泵浦源,可将化学能直接转换成激光能量是其突出特点,特别适合于野外等无电源处工作。

应用：国防、科学研究等领域,如激光武器、同位素分离等。

1964年,第一台光解离碘原子化学激光器问世。;6．自由电子激光器

是一种新型激光器。

工作物质是相对论电子束。所谓相对论电子束是指通过电子加速器加速的高能电子。自由电子激光器将相对论电子束的动能转变为激光辐射能。

泵浦源为空间周期磁场或电磁场。

具有非常高的能量转换效率、输出激光波长连续可调谐是自由电子激光器两个最显著的特点。

自由电子激光器在未来的生物、医疗、核能等领域具有重要的应用前景;二、按照激光器工作方式划分

激光器可分为连续输出和脉冲输出两种方式,

连续激光器

脉冲激光器

按照激光技术的应用分为

调Q激光器

锁模激光器

稳频激光器

可调谐激光器

按照谐振腔腔型的不同分为

非稳腔激光器

平面腔激光器

球面腔激光器等类型。;一、半导体物理基础知识

它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。

异质结GaAs/AlGaAsLD（1970年，室温下连续工作，厚度μm）

方向性：由于半导体激光器的谐振腔较短，激光方向性较差，在结的垂直平面内，发散角最大。

工作气体中，除能产生激光发射的气体之外，一般还含有一些辅助气体，如各种惰性气体及氮、氧等。

（2）输出功率与工作电流的关系。

这些Gr3+浓度大约为1.

(3)横向流动激光器；

图1内腔式He—Ne激光器的结构

随温度变化明显，室温下不适于做连续高频器件；

064μm的谱线先起振，进而抑制1.

应用：国防、科学研究等领域,如激光武器、同位素分离等。

（10）高的电光效率：综合电光效率高达20%以上，大幅度节约工作时的耗电，节约运行成本。

与其它分子激光器