《典型激光器修改》PPT课件

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1、根据泵浦源种类和泵浦方式分类注入式激光器光泵激光器电子束泵浦激光器半导体激光器灯泵激光器激光泵浦激光器LD泵浦激光器固体激光器放电泵浦激光器电子束泵浦激光器微波泵浦激光器气体激光器根据工作物质分类固体激光器：红宝石，Nd:YAG，钕玻璃气体激光器：He—Ne，CO2，离子激光器液体激光器：染料激光器半导体激光器：同质结，异质结，量子阱第八章：典型激光器根据谐振腔类型分类：F—P腔，平凹腔，聚焦腔，折叠腔，环形腔等。根据激光器的输出波长分类：中红外激光器，近红外激光器，可见光激光器，红光激光器，绿光激光器，蓝光

2、激光器，紫外激光器，深紫外激光器，X射线激光器根据激光器结构（半导体激光器）分类：同质结激光器，单异质结激光器，双异质结激光器，量子阱激光器，量子线激光器，量子点激光器固体激光工作物质：由基质材料（晶体或玻璃）和少量掺杂离子（激活粒子）两部分组成固体激光器分类晶体激光器：红宝石，钇铝石榴石（YAG）非晶体激光器：玻璃、塑料目前最有实用价值的固体激光工作物质：红宝石晶体，钕玻璃，掺钕钇铝石榴石晶体，掺钛蓝宝石晶体。8.1固体激光器常用的激活粒子有：三价稀土金属离子：钕(Nd)、铒(Er)、钬(HO)离子等.过渡

3、金属离子：铬（Cr3+）离子、钛（Ti3+）离子等。特点：输出能量大、峰值功率高、结构紧凑，可实现调Q或锁模输出。8.1.1红宝石（Cr3+：Al2O3)激光器红宝石是在三氧化二铝(A12O3)中掺入少量的氧化铬(Cr2O3)生长成的晶体（重量比为0.03%～0.07%)，铬离子浓度约为1019/cm3，吸收光谱特性主要取决于铬离子(Cr3＋)，各向异性晶体，具有双折射。红宝石中铬离子的吸收光谱U带：360~450nm（峰410nm）Y带：510~600nm（峰550nm）入射光偏振方向平行或垂直光轴，吸收谱

4、略有差别。1.发光机理红宝石中铬离子的能级结构发射谱：R1线：694.3n（强）R2线：692.9n（弱）上的粒子数占47%，上的粒子数占53%，而且与之间存在快速弛豫，所以R1线比R2线优先振荡。R1线一旦振荡，上的粒子及时补充到上，因此不形成R2线振荡输出。2.输出特性（1）三能级系统，阈值泵浦能量高，以脉冲方式运转（6）调Q巨脉冲：峰值功率几十MW，脉宽几十ns。（2）温度效应明显（温度升高，移向长波，线宽增加）。温度增加10度，波长变化0.07nm。（3）荧光线宽较大，有100多个纵模振荡，单色性差。

5、（4）激光上能级寿命长（3ms），有利于储能，输出能量大。（5）激光器输出红光，适合应用需要。1.掺钕钇铝石榴石激光器（Nd:YAG）将一定比例的A12O3、Y2O3，和Nd2O3在单晶炉中进行熔化结晶而成。Nd2O3的重量比为0.725%（掺入约1%原子百分比的钕离子），晶体呈淡紫色，它的激活粒子是钕离子(Nd3＋)，亚稳态寿命230微秒，有多个激发态，有多个激光下能级。吸收谱：5条吸收带，带宽约30nm。0.53μm，0.58μm，0.75μm，0.81μm，0.87μm；以0.75μm，0.81μm为最

6、强。8.1.2钕激光器（1）发光机理基态：（中心波长810nm和750nm，带宽30nm）泵浦（亚稳态）无辐射跃迁（很快）1064nm四能级1350nm四能级三能级946nmE2E2（2）输出特性四能级系统，阈值能量低，可连续运转；导热率高，易于散热；尺寸长，均匀性好，易加工，价格低；效率高：0.4%~2.5%。可连续运转、脉冲运转、调Q（纳秒脉冲）、锁模（皮秒脉冲）。发射谱：最强1.064μm，次强0.946μm，最弱1.35μm，强度比为0.6：0.25：0.14，还有其它谱线。存在谱线竞争，必须进行谱线

7、选择。基质：硅酸盐或磷酸盐玻璃掺杂：，浓度3%缺点：导热率低，振荡阈值大于Nd:YAG，不适于连续或高重复频率运转。2.钕玻璃吸收谱：类似Nd:YAG，但吸收谱更宽。发射谱：0.92μm，1.062μm，1.37μm，荧光线宽大（～30nm），锁模超短脉冲：脉宽优点：大尺寸（直径10cm，长度1m），玻璃各项同性，均匀性好，亚稳态寿命长（600~900μs），储能大。可用于大能量大功率激光器。基质：晶体掺杂：（原子百分比约为0.1％）自锁模超短光脉冲：脉宽8.1.3.掺钛蓝宝石（Ti：Al2O3）吸收带400

8、-600nm，可用蓝绿光泵浦。发射谱范围660-1180nm，最大增益在790nm。可做成可调谐激光器或超短脉冲激光器。其它工作物质（1）掺钕钒酸钇晶体（Nd：YVO4)受激辐射截面大（YAG的5倍）、对809nm有很强吸收（适合LD抽运），有1.064μm、1.342μm、0.942μm三条主要谱线。（2）掺铒钇铝石榴石（Er：YAG）：有2.94μm和1.6μm两条主要谱线8.1.4固体激光器的