光電子器件基礎(chǔ)與技術(shù)lecture303課件

張偉利副教授E-mail:B2091-1.激光原理-2.激光器種類-3.激光技術(shù)2激光原理與技術(shù)按激光工作介質(zhì)固體激光器氣體激光器半導(dǎo)體激光器染料激光器32.1激光器分類固體激光器，能量高，輸出功率大；但工作物質(zhì)種類較少，而且單色性差。氣體激光器的單色性強(qiáng)（如氦-氖激光器的單色性比普通光源要高1億倍）；工作物質(zhì)種類繁多，可產(chǎn)生許多不同頻率的激光。但氣體密度低，體積大。液體激光器的最大特點(diǎn)是波長(zhǎng)可以調(diào)諧，適合于對(duì)激光波長(zhǎng)要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。半導(dǎo)體激光器體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但功率較小，單色性較差。

2.2固體激光器固體激光器一般采用光激勵(lì)源，工作物質(zhì)多為摻有雜質(zhì)元素的晶體或玻璃。5固體激光器的基本結(jié)構(gòu)示意圖常見固體激光器：紅寶石激光器釹玻璃激光器摻釹釔鋁石榴石激光器

固體激光工作物質(zhì)是絕緣晶體，多采用光泵浦。目前的泵浦光源多為工作于弧光放電狀態(tài)的惰性氣體放電燈。6橢圓柱聚光腔泵浦燈在空間的輻射多是全方位的，因而固體工作物質(zhì)一般都采用圓柱棒形；為了將泵浦燈光能完全聚到工作物質(zhì)上，必須采用聚光腔。泵浦系統(tǒng)還要冷卻和濾光。冷卻方式有液體冷卻、氣體冷卻和傳導(dǎo)冷卻等，液冷最為普遍。泵浦燈和工作物質(zhì)之間插入濾光器件濾去泵浦光中的紫外光譜。7紅寶石激光器紅寶石是A12O3

中摻入少量的氧化鉻(Cr2O3)生長(zhǎng)成的晶體，它的光譜特性主要取決于鉻離子(Cr3＋)。1960年梅曼研制成功世界上第一臺(tái)可實(shí)際應(yīng)用的紅寶石激光器,這標(biāo)志著激光技術(shù)的誕生。摻釹釔鋁石榴石(Nd3＋：YAG)激光器9將一定比例的A12O3、Y2O3，和Nd2O3在單晶爐中進(jìn)行熔化結(jié)晶而成的，呈淡紫色。它的激活粒子是釹離子(Nd3＋)Nd3＋能級(jí)圖四能級(jí)系統(tǒng)吸收：750nm和810nm輻射：1064nm概率最大1319nm概率較小950nm概率最小氣體激光器是應(yīng)用廣泛，氣體激光器一般采用電激勵(lì)源。常見的氣體激光器有He－Ne激光器，CO2激光器等。氣體激光器效率較高，能以脈沖和連續(xù)兩種方式工作，常用于精密測(cè)量、全息照相等領(lǐng)域。102.3氣體激光器He-Ne激光器11陰極陽(yáng)極之間通過充有He-Ne混合氣體的毛細(xì)管放電，激勵(lì)He原子躍遷，Ne與He原子發(fā)生共振能量轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)翻轉(zhuǎn)，Ne受激輻射發(fā)光。He-Ne激光器可以分為內(nèi)腔式、外腔式和半內(nèi)腔式三種13

He-Ne激光器的基本結(jié)構(gòu)形式He-Ne激光器能級(jí)圖He原子沒有直接參與發(fā)光過程，只是為了提高Ne原子的抽運(yùn)效率Ne原子的能級(jí)特點(diǎn)決定輸出有三種波長(zhǎng)可能，哪一條譜線起振完全取決于諧振腔介質(zhì)膜反射鏡的波長(zhǎng)選擇14放電電流對(duì)輸出功率影響15輸出功率與放電電流