激光器的原理及应用-PPT(精).ppt

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1、激光器的原理及应用姓名：xx学号：xx导师：xx光电子技术2021年9月15日主要内容激光器的原理典型激光器激光器的应用激光器的原理激光器的基本结构：1、工作物质2、泵浦源3、谐振腔——增大光波在增益介质中的传播距离激光器的原理激光工作物质是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使

2、这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。激光器的原理激励(泵浦)系统是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的

3、，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。激光器的原理光学共振腔通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向

4、性和单色性。共振腔作用①，是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状（反射面曲率半径）和相对组合方式所决定；而作用②，则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光，具有不同的选择性损耗特性所决定的。激光器分类按激光工作介质：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锁模典型激光器典型激光器1.固体激光器分为晶体和玻璃两类，在基质材料中掺

5、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=1.053μm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：典型激光器（3）掺钕钇铝石榴石（Nd:YA

6、G）工作物质：YAG晶体内掺进稀土元素钕输出波长：=1064nm、914nm、1319nm工作方式：连续、高重复率脉冲因可掺进较高浓度的钕，故工作物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。典型激光器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

7、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3.5WcwThehigh-performance,tunable,solidstateIRlaser典型激光器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

8、气体气压低，单位体积内粒子数少。典型激光器（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=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。（=3.39μm；=1.15μm）典型激光器（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：=10.6μmCO2激光器是输出功率最高的气