激光原理 第六版 周炳琨编著9章

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1、典型激光器激光器种类2004年12月1日1福建师范大学物光学院陈建新典型激光器2004年12月1日2福建师范大学物光学院陈建新典型激光器2004年12月1日3福建师范大学物光学院陈建新典型激光器2004年12月1日4福建师范大学物光学院陈建新典型激光器2004年12月1日5福建师范大学物光学院陈建新固体激光器一、光泵激励1.气体放电灯激励脉冲激光器采用脉冲氙灯，连续激光器采用氪灯或碘钨灯气体放电灯能量转换环节多，辐射光谱宽，激光效率低。2004年12月1日6福建师范大学物光学院陈建新固体激光器一、光泵激励2.半导体激光二极管激励激光二极管泵浦可

2、采用端面与侧面泵浦两种形式。半导体激光二极管波长与激光工作物质波长相匹配，能量利用率高。2004年12月1日7福建师范大学物光学院陈建新固体激光器二、红宝石激光器2004年12月1日8福建师范大学物光学院陈建新固体激光器二、红宝石激光器2004年12月1日9福建师范大学物光学院陈建新固体激光器二、红宝石激光器2004年12月1日10福建师范大学物光学院陈建新固体激光器三、Nd激光器2004年12月1日11福建师范大学物光学院陈建新固体激光器三、Nd激光器工作物质：Nd3++Y3Al5O12(Nd:YAG)Nd3++硅酸盐或磷酸盐(Nd玻璃激光器

3、)2004年12月1日12福建师范大学物光学院陈建新固体激光器三、Nd激光器2004年12月1日13福建师范大学物光学院陈建新固体激光器四、钛宝石激光器1.工作物质：少量Ti3+取代Al2O3晶体中Al3+。2.晶格场作用，2D分裂为2T2g（基态）和2Eg（激发态）。3.振动能级构成准连续能带。4.可调谐，产生660-1180nm光谱2004年12月1日14福建师范大学物光学院陈建新固体激光器四、钛宝石激光器2004年12月1日15福建师范大学物光学院陈建新固体激光器四、钛宝石激光器2004年12月1日16福建师范大学物光学院陈建新电压表电流

4、表2004年12月1日17福建师范大学物光学院陈建新气体激光器一、He-Ne激光器可产生多条激光谱线：如632.8nm，1.15um,3.39um1.激励机制阴极与阳极放电产生；激光跃迁发生于Ne原子能级间；辅助气体He提高泵浦效率；共振能量转移2004年12月1日18福建师范大学物光学院陈建新气体激光器一、He-Ne激光器2.谱线竞争3.39um谱线增益系数大（增益系数与波长三次方成正比）为获得较强632.8nm激光：a.借助腔内棱镜使3.39um激光不能起振；b.腔内插入对3.39um光吸收元件；c.借助轴向非均匀磁场，使3.39um谱线线

5、宽增加，降低增益；2004年12月1日19福建师范大学物光学院陈建新气体激光器一、He-Ne激光器3.放电参数对输出功率的影响对于He的亚稳态存在：电子碰撞激发过程；与管壁及共振能量转移消激发过程；电子与He亚稳态碰撞消激发过程当放电电流较小时，正比于；随着电流增大，趋于饱和。2004年12月1日20福建师范大学物光学院陈建新气体激光器一、He-Ne激光器3.放电参数对输出功率的影响激光跃迁下能级粒子数正比于；反转集居数达到最大后，随电流增大而减少；适宜Pd值：降低P，电子温度上升，有利于激发；同时原子数过少，功率减小。He:Ne比例适宜：Ne

6、比列过小降低功率；过大，电离电位过低，电子温度低，输出功率下降。管壁减小有利于碰撞，释放1S能量。2004年12月1日21福建师范大学物光学院陈建新气体激光器二、氩离子激光器放电使Ar与电子碰撞电离，形成基态氩离子，电子组态3P5；激光跃迁发生在3P44P和3P44S，寿命分别为10-8s和10-9s；488nm，514.5nm等9条激光线，插入棱镜等色散原件得单谱线。激光跃迁上能级主要途径：1.基态Ar+与电子碰撞直接跃迁到4P；2.基态Ar+与电子碰撞至高于4P其它能级，辐射跃迁至4P；3.基态Ar+和电子碰撞跃迁低于4P能级后再次碰撞跃迁

7、至4P。2004年12月1日22福建师范大学物光学院陈建新气体激光器二、氩离子激光器4P能级积聚数增长数率为：Ar原子电离能15eV，激光跃迁上能级20eV；降低压力（<150Pa）和大电流弧光放电激发，提高电流和激发数率；要求管壁材料耐高温、导热好、抗溅射等。2004年12月1日23福建师范大学物光学院陈建新气体激光器三、CO2激光器工作物质：CO2、N2和He激光跃迁发生在CO2分子的两个振动-转动能级之间。N2的作用是提高激光上能级的激励效率，He有助于下能级抽空。分子总能量包括：1、电子绕核运动的能量；2、分子中原子振动能量；3、分子转

8、动能量；4、分子平动能量。电子能级、振动能级及转动能级差104:102:1。2004年12月1日24福建师范大学物光学院陈建新气体激光器三、CO2激光