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激光器的分类及发展
作者:管理员    发布于:2020-06-09 14:12:03    文字:【】【】【】浏览 (655)
摘要:目前常见的激光器按工作介质分气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器和染料激光器5大类...

目前常见的激光器按工作介质分气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器和染料激光器5大类,近来还发展了自由电子激光器。大功率激光器通常都脉冲方式输出已获得较大的峰值功率。

      单脉冲激光指的是几分钟才输出一个脉冲的激光,重频激光指的是每分钟输出几次到每秒输出数百次甚至更高的激光。

一、气体激光器

1.He-Ne激光器:典型的惰性气体原子激光器,输出连续光,谱线有632.8nm(常用),1015nm,3390nm,近来又向短波延伸。这种激光器输出地功率能达到1W,但光束质量很好,主要用于精密测量,检测,准直,导向,水中照明,信息处理,医疗及光学研究等方面。

2.Ar离子激光器:典型的惰性气体离子激光器,是利用气体放电试管内氩原子电离并激发,在离子激发态能级间实现粒子数反转而产生激光。主要用于拉曼光谱、泵浦染料激光、全息、非线性光学等研究领域以及医疗诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。

3.CO2激光器:波长为9~12um(典型波长10.6um)的CO2激光器因其效率高,光束质量好,功率范围大(几瓦之几万瓦),既能连续又能脉冲等多优点成为气体激光器中较重要的,用途较普遍的一种激光器。主要用于材料加工,科学研究,检测国防等方面。常用形式有:封离型纵向电激励二氧化碳激光器、TEA二氧化碳激光器、轴快流高功率二氧化碳激光器、横流高功率二氧化碳激光器。

4.N2分子激光器:气体激光器,输出紫外光,峰值功率可达数十兆瓦,脉宽小于10ns,重复频率为数十至数千赫,作可调谐燃料激光器的泵浦源,也可用于荧光分析,检测污染等方面。

5.准分子激光器:以准分子为工作物质的一类气体激光器件。常用电子束(能量大于200千电子伏特)或横向快速脉冲放电来实现激励。当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时,受激态的能量以激光辐射的形式放出。

二、固体激光器

1.YAG激光器:可分为:Nd-YAG晶体、Ce-Nd-YAG晶体、Yb-YAG晶体、Ho-YAG晶体、Er-YAG晶体。

其中Nd-YAG激光器:固体激光器,1064nm,Nd-YAG目前综合性能较为优异的激光晶体,连续激光器的输出功率1000W,普遍用于军事、工业和医疗等行业。 若采用连续的方式运转,采用一级振荡可以获得400W的多模输出,若要输出在百瓦级的激光器,采用单灯单棒,200W以上的采用双灯单棒结构。

2.红宝石激光器:红宝石只能在低温条件下实现连续输出,而且阈值很高,所以至今还没有造出在室温下工作的输出连续的红宝石激光器。适合做单次或低重频的脉冲激光器。单脉冲能量可达1~20J,重频5~10,单脉冲能量可达1J左右。

3.铷玻璃激光器:铷玻璃也在室温下难以运转。适合做单次或低重频的脉冲激光器。重频限制在5次/s,单次脉冲能量可达10~80J。

三、半导体二极管激光器

      半导体二极管激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件。其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。 发光波长随禁带宽度而改变。

      主要应用于电子信息。光纤通信、光传感、光盘、激光打印、条形扫码、集成光学领域。

四、染料激光器

      其突出的优点是输出波长可调谐,它不仅可以获得从0.3~1.3um光谱内的可调谐的窄带高功率激光,而且还可以通过混频技术获得从紫外到中红外的可调谐相干光,因此目前主要用于光谱学研究。

五、光纤激光器

      光纤激光器应用范围非常普遍,包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等等。

      玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势;玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配,这是由于玻璃基质Stark 分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故; 玻璃材料具有极低的体积面积比,散热快、损耗低,所以上转换效率较高,激光阈值低; 输出激光波长多:这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多; 可调谐性:由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。

      由于光纤激光器的谐振腔内无光学镜片,具有免调节、免维护、高稳定性的优点,这是传统激光器无法比拟的。 光纤导出,使得激光器能轻易胜任各种三维任意空间加工应用,使机械系统的设计变得非常简单。 胜任恶劣的工作环境,对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。 不需热电制冷和水冷,只需简单的风冷。

      高的电光效率:综合电光效率高达20%以上,大幅度节约工作时的耗电,节约运行成本。高功率,目前商用化的光纤激光器可达六千瓦。

六、自由电子激光器

      输出的激光波长与电子的能量有关:故改变电子束的加速电压就可以改变激光波长,这叫做电压调谐,其调谐范围很宽,原则上可以在任意波长上运转。

      在现有的电子枪和加速器的实验条件下,可以获得从毫米波到光频波段范围内的连续调谐的相干辐射。自由电子激光器的输出功率与电子束的能量、电流密度以及磁感应强度有关,它可望成为一种高平均功率、高分辨率的具有稳定功率和频率输出的激光器件,采用它能够避免某些工艺上的麻烦(如激光工作物质稀缺、有毒或腐蚀金属、玻璃),另外,它基本上不存在使用寿命问题。

七、二极管泵浦固体激光器

      二极管激光器和二极管泵浦的固体激光器现已成为固体激光器发展的主流,合并转换效率高,稳定性好,可靠性高,是不需维护的激光系统,输出质量高,体积小,结构紧凑等特点。二极管泵浦固体激光器的关键技术:光耦合技术,泵浦技术,冷却技术与电源技术。

八、固体紫外激光

目前主要有以下两种方式:

(1)直接倍频LD输出获得紫外激光。 通过二次倍频红外得到紫外,具有较高的光光转换效率,但要求LD不仅能够输出较高,而且还必须实现单频运转。

(2) LD泵浦,非线性光学频率转换的紫外激光器。该方法主要是利用激光二极管的发射带与铷离子的吸收带符合的很好,减少能量的内积,从而降低热透镜效应,改善光束质量,获得很高的泵浦效率。

公司介绍

度时激光科技有限公司是精心致力于射频激励CO2激光器的研发、生产的新型技术公司。是由原上海激光技术研究所科研人员带领的技术团队,集长期而丰富的激光器研发的经验、并结合国外的技术,不断研发符合市场需要的高品质激光器。 敬业的态度和先进的技术决定产品的品质。


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