<jddcz class="ybtmz"></jddcz>

瓦力棋牌瓦力

关闭

激光器基础介绍

2025-04-08

激光(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),即受激辐射光放大。相比于普通光源,激光具有单色性好、方向性好、相干性好以及高亮度的特点。自1960年第一台红宝石激光器问世以来,激光器的开展十分迅猛,各种工作物质、运转方式的激光器层出不穷。这些激光器都有三个基本组成部分:增益介质(工作物质)、泵浦源和谐振腔:

激光器中光与介质发生相互作用,存在两种物理过程——低能级粒子吸收光子和高能级粒子发生受激辐射。 如果吸收大于受激辐射,进入介质的入射光穿过介质时,因介质吸收而减少的光子数多于因受激辐射而补充的光子数,光强会逐渐变弱,不能形成激光。 反之,如果受激辐射大于吸收,进入介质的光会越来越强,就有可能形成激光。 因此,若要产生激光,就必须使介质中受激辐射过程大于吸收过程,即需要介质中高能级粒子数密度大于低能级粒子数密度(发生粒子数反转),而处于这种状态的介质即增益介质。一般情况下,介质中大多数粒子处于低能级上,为将粒子不断地由低能级抽运到高能级上,必须需要一个激励源,即泵浦源。常见的激励方式有光激励、电激励、化学激励等。

除了增益介质和泵浦源之外,激光器还需要一个合适的光学谐振器。由于处在高能级上的粒子既可以顺利获得受激辐射而发出光子,也可以顺利获得自发辐射而发出光子,而 要形成激光,必须使受激辐射成为增益介质中的主要发光过程,这需要依靠加大增益介质中传播的光能密度来实现,且增益介质越长,光能密度越大。 由于技术和经济上的原因,无法把介质做得很长,因此可以重复增益介质对光的受激放大作用来解决这个问题,即采用光学谐振腔。最简单的光学谐振器是在增益介质两端各加一块平面反射镜并保持互相严格平行。光在两反射镜中不断反射并经过增益介质取得放大,其中一部分光会顺利获得部分反射镜作为输出激光。

图1 激光器工作原理示意图

激光器有多种不同的分类方法。根据工作波段可分为红外和远红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等。根据激光器运转方式可分为陆续在激光器、脉冲激光器等。也可以按照激光器的工作物质来分类,下面将介绍几种常见的几种激光器类型:固体激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器。本文将根据工作物质来介绍几种常见的激光器:

1.固体激光器:固体激光器是最早实现激光的激光器,通常采用掺杂过渡金属或稀土离子的晶体或玻璃作为工作物质的激光器,经激励后发生受激辐射产生激光。常见的固体激光器工作物质有红宝石、钕玻璃、掺钕钇铝石榴石等。由于固体激光器的工作物质一般是绝缘晶体,所以一般采用光泵浦激励的方式。这类激光器以输出能量大、峰值功率高、紧凑结构、牢固耐用、寿命长而著称,在工业加工(如切割、焊接)、医疗(如眼科手术)、国防(如雷达、激光制导)、科研等领域中均有广泛的应用。

2.气体激光器:气体激光器是以气体或蒸汽作为工作物质的激光器。由于气体激光器是利用气体原子、分子或离子的分离能级进行工作,其跃迁谱线及相应的激光波长范围较宽,现在的气体激光器谱线种类繁多,已不下万条,覆盖紫外到远红外。相比固体激光器,气体激光器的突出优点是输出光束的质量好(方向性好,光束质量高,单色性好且输出稳定)。然而,由于气体激光器需要更大体积的工作物质才能取得足够的功率输出,所以气体激光器的体积通常较大。常见的气体激光器有He-Ne激光器、\( CO_2 \)激光器,在工业、国防等领域中均有广泛的应用。

氦氖激光器是最早研制成功的气体激光器,内部充有He气和Ne气,其中工作物质是Ne原子,He主要起提高Ne原子泵浦速率的辅助作用。氦氖激光器能在可见及红外波段产生多条激光谱线,其具有结构简单、体积较小、使用方便、光束质量好、工作可靠等优点,至今仍是一种广泛使用的气体激光器。

3.染料激光器:1966 年,人们第一次利用巨脉冲红宝石激光器泵浦氯化铝酞化菁(CAP)和花菁类染料, 取得了受激辐射。 此后,染料激光器得到了迅速的开展。染料以有机染料溶液或某些液态化合物作为激光工作物质。顺利获得泵浦激发染料分子,产生激光。染料激光器输出激光波长可调谐,某些染料激光器波长可调宽度达上百纳米。现在染料激光器已在紫外到半红外波段内实现宽波段范围内的陆续在可调谐输出,在掺钛蓝宝石出现之前,染料激光器是最理想的可调谐激光器。由于每个染料分子均具有十分复杂的能级结构,所以染料激光器工作物质能带很宽,是锁模激光器的良好工作介质,可以实现很窄的光脉冲。由于染料激光器具有可调谐性和可产生极窄光脉冲的特点,在光化学、光谱学、同位素分离等领域取得了广泛的应用。

4.半导体激光器:半导体激光器是最实用、最常见的一类固体激光器,其采用半导体材料作为工作物质,体积小巧、效率高、寿命长、便于调制,易集成到集成电路内。自问世以来,开展迅猛,广泛应用于光通信、光存储、激光打印等领域。其电子跃迁发生于半导体材料导带中的电子和价带中的空穴之间。 在激励下,半导体价带中的电子可以取得能量,跃迁到导带上,在价带中形成一个空穴,这相当于受激吸收过程。 此外,价带中的空穴也可被从导带跃迁下来的电子填补复合。 电子和空穴被统称为载流子,载流子复合会发出光子, 这相当于自发辐射或受激辐射。

瓦力棋牌瓦力光学JCOPTIX现给予小型激光器模组半导体激光器两种激光器。瓦力棋牌瓦力光学JCOPTIX给予的小型激光器模组,包括激光器与电源驱动,外壳直径为?16 mm,可安装于V形光学调整架和标准螺纹转接件FADT-16。螺纹转接件内的小型激光器模组可兼容瓦力棋牌瓦力光学JCOPTIX各类标准的SM1螺纹的光机组件,如标准镜架,圆形两轴反射镜架等。所有小型激光器模组均为准直输出,输出光功率为5/10 mW,波长覆盖405-1550 nm,输出光斑形状近似圆形。小型激光器模组体积小巧,光斑准直性好,适合用作简易光学测试系统短期测试光源或精密光学系统光路对准光源。

瓦力棋牌瓦力光学JCOPTIX给予的分体式半导体激光器包括激光器与可调驱动电源,在405-940 nm波段内有十三种波长可选。激光器采用高性能LD,波长稳定,输出功率0-15/0-20 mW陆续在可调稳定输出。激光器持有先进微处理器控制系统,配高精度的ATC(温控电路)和ACC(恒流电路)控制电路,抗干扰能力强,可实现稳定输出。可调驱动电源具备显示电流与功率大小功能;转动旋钮调节功率范围;支持SMA标准射频接口DIG(数字)与ANA(模拟)调制,DIG接口支持数字信号调制,悬空或接TTL高电平激光器正常出光,短接时激光器关闭;ANA接口支持模拟信号调制,悬空或接大于2.5 V高电平,激光器以最大功率运行,接0-2.5 V范围电平,激光器随电压高低功率线性变化。瓦力棋牌瓦力光学JCOPTIX给予的分体式半导体激光器激光准直性好,光强均匀,光斑形状近似圆形,使用寿命长,操作便捷,适用于光学测试系统长期测试或精密光学系统光路对准光源,可用于生物监测分析和生物医疗成像。半导体激光器出光面标配30 mm同轴系统的4-40螺纹孔,方便配合同轴系统光机搭建超紧凑光路。同时激光器出光高度设计为36 mm,兼容MCO-B2,MCO-B4两款同轴系统支撑座,可以保证由激光器直接引出的光路更牢固稳定。