精编制作典型激光器的比较PPT课件
77页1、典型激光器 1 常见激光器概述 按激光工作介质 固体激光器 光纤激光器 气体激光器半导体激光器染料激光器自由电子激光器 激光器的分类 按化学组成 原子激光器分子激光器离子激光器自由电子激光器准分子激光器 已记录到的激光振荡波长有一万种以上 激光运转方式 连续脉冲单脉冲重复频率准连续 激光调制方式自由运转调Q锁模 1 固体激光器 分为晶体和玻璃两类 在基质材料中掺入激活离子而制成 目前已实现激光振荡的不同基质 掺杂体系的工作物质有200多种 但是 性能好 使用广泛的主要有下面三种 1 钕玻璃激光器 在玻璃中掺入稀土元素钕做工作物质 1 053 m 由于可获得大体积均匀性良好的钕玻璃 因而可制成大型器件 获得高能量和功率的激光 现已制成输出功率1014W激光器 2 红宝石激光器 工作方式 连续 脉冲发散角 10 3rad 一般为多模输出 泵浦功率 阈值10 20 单模 工作物质 红宝石晶体 输出波长 输出线宽 3 掺钕钇铝石榴石 Nd YAG 输出波长 1064nm 914nm 1319nm 工作方式 连续 高重复率脉冲 工作物质 YAG晶体内掺进稀土元素钕 因可掺进较高浓度的钕 故工作物
2、质单位体积能提供较高的激光功率 激光器也可作的比较小 若半导体激光器作泵浦源的器件体积更小 ApplicationsSpectroscopy光谱学Fiberlaserresearch光纤激光器研究Telecommunicationsresearch远程通信研究Semiconductorstudies半导体研究 4 连续波可调谐钛蓝宝石激光器3900SCWTunableTi sapphireLaser 输出波长从675到1100nm由Arlaser或LD泵浦532nm激光器泵浦TEM00输出功率可达3 5Wcw Thehigh performance tunable solidstateIRlaser 2 气体激光器 工作物质 各种混合气体 光学均匀性好 气体激光器在单色性 光束稳定性方面比固体 半导体 液体激光器优越 谱线已达数千种 160nm 4mm 工作方式 连续运转 大多数 多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点 原因 通常气体气压低 单位体积内粒子数少 1 氦 氖激光器 工作物质 氦氖混合气体 激光由氖原子发射 氦气起改善气体放电条件 提高激光器输出功率的作用 输出波长 常用的为
3、632 8nm 根据选择的工作条件激光器可以输出近红外 红光 黄光 绿光 3 39 m 1 15 m 2 CO2激光器 工作物质 CO2 He N2 Xe的混合气体 激光由CO2分子发射 其它气体协助改善激光器的工作条件 提高激光器输出功率水平和使用寿命 输出波长 10 6 m CO2激光器是输出功率最高的气体激光器 有连续输出50kW 脉冲输出1012W的激光器 3 氩离子气体激光器 输出波长 488nm 514 5nm 在可见光区输出功率最高 输出功率从几瓦 几百瓦 氩 氪离子激光器 Stabilite2017Argon KryptonIonLaser 氦 镉激光器以镉金属蒸气为发光物质 主要有两条连续谱线 即波长为325nm的紫外辐射和441 6nm的蓝光 典型输出功率分别为1 25mW和1 100mW 主要应用领域包括活字印刷 血细胞计数 集成电路芯片检验及激光诱导荧光实验等 俄罗斯PLASMA公司的氦镉激光器 铜蒸气激光器一般通过电子碰撞激励 两条主要的工作谱线是波长510 5nm的绿光和578 2nm的黄光 典型脉冲宽度10 50nS 重复频率可达100KHz 当前水平一个
4、脉冲的能量为1mJ左右 这就是说 平均功率可达100W 而峰值功率则高达100KW 氮分子激光器VSL 337ND SNitrogenLaser 脉冲放电激励输出紫外光 峰值功率可达数十兆瓦 脉宽小于10nS 重复频率数十Hz 数千Hz 主要用作染料激光器的泵浦源 也可用于光谱分析 检测 医学及光化学方面 常见波长 337 1nm 357 7nm 3 氮分子激光器 3 半导体激光器 特点 体积最小 重量最轻 使用寿命长 有效使用时间超过10万小时 输出波长范围 紫外 可见 红外输出功率 mW W kW 由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的激光器 DFB半导体激光器示意图 DBR半导体激光器示意图 垂直腔面发射半导体激光器 VCSEL 量子级联激光器 quantumcascadelasers QCLs 基于电子在半导体量子阱中导带子带间跃迁和声子辅助共振隧穿原理的新型单极半导体器件 光纤耦合 尾纤型 pigtailpackage 半导体激光器件ProLite型光纤耦合单发射激光器 2 常见激光器工作特性 1 固体激光器 A 固体激光器基本结构及特性 激光工作物质泵浦源聚光腔谐振
5、腔冷却系统 固体激光器的能量转换 固体激光器阈值 受激辐射截面 阈值反转粒子数 光谱特性 多纵模工作空间烧孔效应高增益多模利用充分利用了反转粒子数 有利于锁模高注入 高输出伴随激光线宽增加 激光束的方向性 激光的偏振特性 偏振性主要取决于工作物质各向同性介质在应力及热效应作用下导致应力双折射 激光输出具有部分偏振特性 在谐振腔中有偏振元件 激光输出也会具有偏振性 B 固体工作物质 基质 氧化物 Al2O3 YAG YAP磷酸盐 硅酸盐 CaWO4钨酸盐 钼酸盐 钒酸盐和铍酸盐 YVO4氟化物 YLF玻璃 磷酸盐 硅酸盐 稀土离子钕 Nd3 实现了100多种基质中获得受激发射以0 9um 1 06um 1 35um为中心 可实现若干频率的受激发射铒 Er3 实现了YAG YLF YAP LaF3 CaWO4 CaF2 玻璃基质中的受激发射 1 53 1 66um内实现激光发射 属人眼安全波长 常用的Er3 YAG经敏化 最易其振 输出波长为2 9um 钬 Ho3 掺Er Tm Ho的YAG和YLF 输出波长1 9 2 1um掺Cr代替Er敏化 Cr Tm YAG激光器可有效吸收闪光灯泵浦
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