激光器是能发射激光的装置。按工作介质分,激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。

1.激光器是什么东西

 

激光的英文laser 这个词是由最初的首字母缩略词LASER演变而来,LASER的意思是“受激辐射光放大器”英文的单词的缩写简略。而激光器,顾名思义,就是能够发射激光的装置。

 

1954年制成了第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围,1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后,激光器的种类就越来越多。按工作介质分,激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器,大功率激光器通常都是脉冲式输出。

 

激光器是什么东西

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2.激光器的原理与结构

 

激光二极管是当前最为常用的激光器之一,它的原理为在二极管的PN结两侧电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。当自发辐射所产生的光子通过半导体时,一旦经过已发射的电子—空穴对附近,就能激励二者复合,产生新光子,这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。

 

如果注入电流足够大,则会形成和热平衡状态相反的载流子分布,即粒子数反转。当有源层内的载流子在大量反转情况下,少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射,造成选频谐振正反馈,或者说对某一频率具有增益。当增益大于吸收损耗时,就可从PN结发出具有良好谱线的相干光——激光。

 

激光二极管的发明让激光应用可以迅速普及,各类信息扫描、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光唱片、激光指示器、超市的收款等等,各类应用正在不断被开发和普及。

 

激光器的原理与结构

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3.激光器的组成部分及作用

 

除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗,所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。

 

激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。

 

工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。

 

激光器中常见的组成部分还有谐振腔,但谐振腔( 见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分,谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且,它可以很好地缩短工作物质的长度,还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式(即选模),所以一般激光器都具有谐振腔。

 

激光器的组成部分及作用

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4.激光器的分类和特点

 

1、可调谐激光器:可调谐激光器tunable laser 是指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器(见激光)。这种激光器的用途广泛,可用于光谱学、光化学、医学、生物学、集成光学、污染监测、半导体材料加工、信息处理和通信等。

 

2、单模激光器:输出为单横模(一般为基模)、多纵模的激光器。

 

3、化学氧碘激光器:化学氧碘激光器是一种机载激光器。机载激光器系统是以改型的波音747-400F飞机作为发射平台(代号YAL-1A),以产生高能激光的化学氧碘激光器为核心,配置跟踪瞄准系统和光束控制与发射系统,利用激光作为能量直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。

 

4、二氧化碳激光器:二氧化碳激光器是以CO2气体作为工作物质的气体激光器。放电管通常是由玻璃或石英材料制成,里面充以CO2气体和其他辅助气体(主要是氦气和氮气,一般还有少量的氢或氙气);电极一般是镍制空心圆筒;谐振腔的一端是镀金的全反射镜,另一端是用锗或砷化镓磨制的部分反射镜。当在电极上加高电压(一般是直流的或低频交流的),放电管中产生辉光放电,锗镜一端就有激光输出,其波长为10.6微米附近的中红外波段;一般较好的管子。一米长左右的放电区可得到连续输出功率40~60瓦。CO2激光器是一种比较重要的气体激光器。

 

5、液体激光器:液体激光器也称染料激光器,因为这类激光器的激活物质是某些有机染料溶解在乙醇、甲醇或水等液体中形成的溶液。为了激发它们发射出激光,一般采用高速闪光灯作激光源,或者由其他激光器发出很短的光脉冲。液体激光器发出的激光对于光谱分析、激光化学和其他科学研究,具有重要的意义。 

 

6、数字激光器:数字激光器将其中一个反射镜换成了“空间光调制器”。“空间光调制器”如同一个可反光的微型液晶显示屏,“只需通过电脑向显示屏输入特定图像就能得到所需要的激光模式。其最大特点是不用为每束激光设计一个新激光器,只需在电脑上变换图片,就能得到想要的光束形状。

 

激光器的分类和特点

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