林各種典型激光器原理課件

各種激光原理林盛杰S201202058第三章典型激光器一、激光器的基本結(jié)構(gòu)二、激光器分類及輸出特性主要內(nèi)容：一、激光器的基本結(jié)構(gòu)激光器的基本結(jié)構(gòu)由工作物質(zhì)、泵浦源和光學(xué)諧振腔三部分構(gòu)成。激光器的基本結(jié)構(gòu)工作物質(zhì)是激光器的核心,是激光器產(chǎn)生光的受激輻射放大作用源泉之所在。泵浦源為在工作物質(zhì)中實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布提供所需能源。工作物質(zhì)類型不同,采用的泵浦方式不同。光學(xué)諧振腔則為激光振蕩的建立提供正反饋,同時,諧振腔的參數(shù)影響輸出激光束的質(zhì)量。第一節(jié)概述

波長范圍：氣體激光器波長覆蓋范圍主要位于真空紫外—遠(yuǎn)紅外波段特點：激光譜線上萬條,具有輸出光束質(zhì)量高(方向性及單色性好)、連續(xù)輸出功率大(如CO2激光器)等輸出特性,其器件結(jié)構(gòu)簡單,造價低廉。應(yīng)用氣體激光器廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,如計量、材料加工、激光醫(yī)療、激光通信、能源等方面。1961年,第一臺氣體激光器—He-Ne激光器問世。第一節(jié)概述2)．固體激光器固體激光器以固體激光介質(zhì)作為工作物質(zhì)。固體工作物質(zhì)通常是在基質(zhì)材料,如晶體或玻璃中摻入少量的金屬離子(稱為激活離子),激光躍遷發(fā)生在激活離子的不同工作能級之間。用作激活離子的元素可分為四類:三價稀土金屬離子、二價稀土金屬離子、過渡金屬離子和錒系金屬離子。固體激光器的典型代表是紅寶石(Cr3+:Al2O3)激光器、摻釹釔鋁石榴石(Nd3+:YAG)激光器、釹玻璃激光器和摻鈦藍(lán)寶石(Ti3+:Al2O3)激光器。第一節(jié)概述固體激光器多采用光泵浦,泵浦光源主要有閃光燈和半導(dǎo)體激光二極管兩類。固體激光器的波長覆蓋范圍主要位于可見光—近紅外波段,激光譜線數(shù)千條,具有輸出能量大(多級釹玻璃脈沖激光器,單脈沖輸出能量可達(dá)數(shù)萬焦)、運轉(zhuǎn)方式多樣等特點。器件結(jié)構(gòu)緊湊、牢固耐用、易于與光纖耦合進(jìn)行光纖傳輸。固體激光器主要應(yīng)用于工業(yè)、國防、科研、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,如激光測距、材料加工、激光醫(yī)療、激光光譜學(xué)、激光核聚變等方面。第一節(jié)概述4)．半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器也稱為半導(dǎo)體激光二極管,或簡稱激光二極管(LaserDiode,縮寫LD)。由于半導(dǎo)體材料本身物質(zhì)結(jié)構(gòu)的特異性以及半導(dǎo)體材料中電子運動規(guī)律的特殊性,使半導(dǎo)體激光器的工作特性有其特殊性。半導(dǎo)體激光器以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)。常用的半導(dǎo)體材料主要有三類:(1)ⅢA—ⅤA族化合物半導(dǎo)體,如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等。(2)ⅡB—ⅥA族化合物半導(dǎo)體,如硫化鎘(CdS)等。(3)ⅣA—ⅥA族化合物半導(dǎo)體,如碲錫鉛(PbSnTe)等。根據(jù)生成pn結(jié)所用材料和結(jié)構(gòu)的不同,半導(dǎo)體激光器有同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)(單、雙)、量子阱等多種類型。半導(dǎo)體激光器采用注入電流方式泵浦。第一節(jié)概述半導(dǎo)體激光器波長覆蓋范圍一般在近紅外波段(920nm～1.65μm),其中1.3μm與1.55μm為光纖傳輸?shù)膬蓚€窗口。半導(dǎo)體激光器具有能量轉(zhuǎn)換效率高、易于進(jìn)行高速電流調(diào)制、超小型化、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長(一般可達(dá)數(shù)十萬乃至百萬小時以上)等突出特點。半導(dǎo)體激光器廣泛應(yīng)用于光纖通信、光存儲、光信息處理、科研、醫(yī)療等領(lǐng)域,如激光光盤、激光高速印刷、全息照相、辦公自動化、激光準(zhǔn)直及激光醫(yī)療等方面。1962年,世界上第一臺半導(dǎo)體激光器———GaAs激光器問世。第一節(jié)概述5)．光纖激光器工作物質(zhì):以摻入某些激活離子的光纖,或者利用光纖自身的非線性光學(xué)效應(yīng)制成的激光器。分類：

晶體光纖激光器、稀土類摻雜光纖激光器、塑料光纖激光器和非線性光學(xué)效應(yīng)光纖激光器。泵浦方式主要采用半導(dǎo)體激光二極管泵浦。特點：光纖激光器是一種新型的激光器件,具有總增益高、閾值低