激光器介绍分解说课材料.ppt

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1、激光器介绍分解按化学组成分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(p102)《激光原理与技术》物理与电子工程学院2按激光运转方式分连续脉冲单脉冲重复频率准连续《激光原理与技术》物理与电子工程学院3按激光调制方式分自由运转调Q锁模稳频可调谐《激光原理与技术》物理与电子工程学院4按谐振腔类型分平面腔球面腔《激光原理与技术》物理与电子工程学院5§3.2气体激光器工作物质：气体；特点：工作物质数目最多、激励方式最多样化、激光发射波长分布区域最广分类：原子气体、分子气体和电离化离子气体，分别称为原子气体激光器、分子气体激光器和离子气体激光器。《激光原理与技术》物理

2、与电子工程学院3.2.1气体放电激励基础6产生激光作用的是没有电离的气体原子，所采用的气体主要是几种惰性气体（如氦、氖、氩、氪、氙等），有时也可采用某些金属原子（如铜、锌、镉、铯、汞等）蒸汽，或其他元素原子气体等。原子气体激光器的典型代表是氦一氖气体激光器。《激光原理与技术》物理与电子工程学院原子气体激光器：7产生激光作用的是没有电离的气体分子，所采用的主要分子气体工作物质有CO2、CO、N2、H2、HF和水蒸气等。分子气体激光器的典型代表是二氧化碳（CO2）激光器的氮分子（N2）激光器。《激光原理与技术》物理与电子工程学院分子气体激光器：8是利用电离化的气体离子产生激光

3、作用，主要的有惰性气体离子和金属蒸汽离子，这方面的代表型器件是氩离子（Ar+）激光器、氪离子（Kr+）激光器以及氦一镉离子激光器等。离子气体激光器：《激光原理与技术》物理与电子工程学院9气体激光器的激励方式气体放电：在高电压作用下，气体分子（或原子）发生电离而导电。直流连续放电（辉光放电：高电压小电流，如He-Ne,CO2；弧光放电：小电压大电流，如Ar+）高频放电(射频气体放电)脉冲放电（如准分子激光器，脉冲辉光放电和脉冲弧光放电；直流脉冲放电和脉冲交流放电；短脉冲放电和长脉冲放电）《激光原理与技术》物理与电子工程学院10工作物质被激发的过程和类型第一类非弹性碰撞：快速

4、电子于气体粒子碰撞：A＋e(快速)A﹡＋e(慢)A＋e(快速)A＋＋e(慢)第二类非弹性碰撞：共振能量转移、电荷转移和潘宁效应共振能量转移：A﹡＋BA＋B﹡＋△E电荷转移：A＋＋BA＋B＋﹡＋△E潘宁效应：A﹡＋BA＋B＋﹡＋△E《激光原理与技术》物理与电子工程学院11气体原子激光器输出谱线：632.8nm，1.15um，3.39um等，以632.8nm为最常见。功率在mW级，最大1W光束质量好，发散角可小于1mrad单色性好，带宽<20Hz稳定性高应用很广泛：测量，激光照排，激光治疗《激光原理与技术》物理与电子工程学院3.2.2He-Ne激光器12He-Ne激光器－－三

5、个部分组成能实现粒子数反转的工作物质(He-Ne气体)：激励能源：高压放电后，电子撞击工作物质而实现粒子数反转光学谐振腔：（凹）反射率接近100％，即完全反射，另一个（平）反射率约为98％《激光原理与技术》物理与电子工程学院13一、He－Ne激光器的结构由激光管和激光电源组成。激光管由放电管、电极和光学谐振腔组成。放电管是心脏，是产生激光的地方。放电管通常由毛细管和贮气室构成。放电管中充入He:Ne=5:1—10:1，当电极加上高电压后，气体放电使氖原子受激，产生粒子数反转。贮气室He－Ne激光管的阳极一般用钨棒制成，阴极多用电子发射率高和溅射率小的铝及其合金制成。《激光

6、原理与技术》物理与电子工程学院14按谐振腔与放电管的放置方式不同可分内腔式、外腔式和半内腔式。He－Ne激光器由于增益低，谐振腔一般用平凹腔，平面镜为输出端，透过率约1%～2％，凹面镜为全反射镜。《激光原理与技术》物理与电子工程学院15内腔式:优点是使用时不必进行调整，非常方便，阴极与毛细管同轴放置，其结构紧凑、不易碎裂，安装方便。缺点是在工作过程中放电管受热变形时,谐振腔反射镜会偏离相互平行位置，造成器件损耗增加，输出下降。稳定性,阴极溅射物质污染窗片,寿命低外腔式:优点:谐振腔反射镜与放电管是分离，可增加储气量。线偏振的激光.缺点：反射镜与放电管相分离，相对位置易改变

7、，需要调整，使用不方便.体积大，安装不方便，易破碎。《激光原理与技术》物理与电子工程学院16二、氦和氖原子的能级图He原子有两个电子，基态:1S0,He受激时，一个电子从1S激发到2S，成为激发态。He原子有两个亚稳态能级，分别记为23S1、21S0。Ne原子有10个电子，基态:1S0；电子分布1S22S22P6,激发态:1S、2S、3S、2P、3P等，它们对应的外层电子组态分别为2P53s、2P54s、2P5S5、2P53P、2P54P。《激光原理与技术》物理与电子工程学院17三、He—Ne激光器的激发过程在He—Ne激光器