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激光器原理及制作方法主讲人：

目录激光器的工作原理01激光器的制作步骤03激光器的未来趋势05激光器的关键技术02激光器的应用领域04

激光器的工作原理01

基本概念介绍光的放大机制激光器的定义激光器是一种能发射高度相干的单色光束的装置，广泛应用于科研和工业领域。通过受激发射过程，激光器中的光子在介质中被放大，形成具有特定频率和相位的激光。激光器的组成激光器通常由增益介质、泵浦源、谐振腔等部分组成，各部分协同工作产生激光。

激光产生机制通过外部能量激发，原子或分子跃迁至高能级，当它们返回低能级时释放出相位、频率相同的光子。受激发射过程01谐振腔内反射镜的设置使得特定频率的光子在腔内来回反射，增强特定模式的光，形成激光输出。谐振腔的作用02

光学谐振腔的作用01产生光的放大通过在谐振腔内多次反射，光子得到放大，形成激光束。02确定激光模式光学谐振腔的结构决定了激光的模式，如基模或高阶模。03维持光的相干性谐振腔内的反馈机制保持了光束的相干性，确保激光的单色性。04提高能量转换效率谐振腔的设计优化了光泵浦能量到激光输出的转换效率。

激光器的分类激光器根据工作物质的不同，可分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。按工作物质分类根据输出功率的大小，激光器可以分为低功率激光器、中功率激光器和高功率激光器。按输出功率分类激光器按输出的激光波长可以分为可见光激光器、红外激光器和紫外激光器等。按输出波长分类010203

激光器的关键技术02

激光介质的选择固体激光介质固体激光器常用红宝石或掺杂的玻璃和晶体，如Nd:YAG，因其稳定性高和输出功率大而被广泛使用。气体激光介质气体激光器如氦氖激光器，使用气体如氦和氖作为激活介质，适用于低功率、连续波长输出的场合。

泵浦源技术选择合适的泵浦源根据激光材料的吸收特性选择LED或灯泡等泵浦源，以提高转换效率。泵浦源的功率管理泵浦源的散热设计设计有效的散热系统，防止泵浦源过热，保证激光器的性能和寿命。精确控制泵浦源的功率输出，避免过载导致激光器损坏或效率下降。泵浦源的寿命与稳定性选用长寿命、高稳定性的泵浦源，确保激光器长时间稳定运行。

调Q与锁模技术调Q技术通过快速改变谐振腔的Q值，实现激光脉冲的高能量输出。调Q技术的原理结合调Q和锁模技术，可以实现高能量、超短脉冲的激光输出，用于科研和工业领域。调Q与锁模技术的结合锁模技术使多个模式同步，产生超短脉冲激光，广泛应用于精密测量和材料加工。锁模技术的应用

激光器的冷却系统水冷系统通过循环水来吸收激光器产生的热量，保持设备稳定运行，如光纤激光器常用此法。水冷系统01风冷系统利用风扇产生的气流带走热量，适用于功率较低的激光器，例如小型激光打标机。风冷系统02热电冷却利用珀尔帖效应，通过电流直接将热量从激光器的一侧转移到另一侧，适用于紧凑型激光器。热电冷却03液氮冷却系统使用液氮作为冷却介质，能提供极低的温度，适用于高功率激光器的超快冷却需求。液氮冷却04

激光器的制作步骤03

材料准备与加工根据激光器类型选择固体、气体或液体激光介质，如红宝石、二氧化碳或染料。选择合适的激光介质01制作激光器时需精确打磨和抛光反射镜和透镜，确保光路的准确性和效率。精确加工光学元件02将激光介质、光学元件和激发源装配到腔体内，确保各部件稳定且精确对准。装配激光腔体03

组件装配与调试将反射镜、增益介质等关键部件精确安装到腔体中，确保光路对准。激光器腔体组装连接激光器的电源模块和控制系统，进行初步的电流和电压测试。电源与控制系统连接调整谐振腔参数，优化激光输出，确保激光束的稳定性和功率达到设计要求。激光输出调试进行激光器的安全性能测试，包括过载保护、散热系统和激光防护措施的检验。安全性能测试

性能测试与优化使用光束分析仪检查激光束的模式和分布，优化聚焦性能，确保光束质量符合应用要求。光束质量评估通过调整谐振腔的长度或使用频率稳定技术，提高激光器的频率稳定性，满足精密测量或通信需求。频率稳定性调整通过功率计测量激光器输出功率，确保其达到设计规格，如连续波或脉冲激光器的功率标准。激光器输出功率测试01、02、03、

安全措施与维护在操作激光器前，必须穿戴适当的防护装备，如激光防护眼镜，以防止意外伤害。激光器使用安全指南定期对激光器进行检查和维护，确保光学元件清洁，激光器稳定运行，延长使用寿命。激光器定期维护检查

激光器的应用领域04

工业加工应用01激光切割技术激光切割广泛应用于金属和非金属材料的精确加工，如汽车制造和航空航天部件的切割。02激光焊接过程激光焊接技术用于汽车、船舶制造等行业，提供高精度和高效率的焊接解决方案。03激光打标与雕刻在电子、珠宝等行业，激光打标和雕刻用于产品标识和个性化设计，提高产品附加值。

医疗健康领域激光器在眼科手术中广泛应用，如激光矫正视力