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激光基礎知識及分類

激光各大類別分類匯總

 激光基礎知識及分類

激光器作為所有激光(laser)應用產品的核心部件,是所有激光應用產品的重中之重;而且激光器的種類是很多。下面,將分別從激光工作物質、激勵方式、運轉方式、輸出波長范圍等幾個方面進行分類介紹。

  按工作物質分類根據工作物質物態的不同可把所有的激光器分為以下幾大類:

 ?、俟腆w(晶體和玻璃)激光器,這類激光器所采用的工作物質,是通過把能夠產生受激輻射作用的金屬離子摻入晶體或玻璃基質中構成發光中心而制成的;

 ?、跉怏w激光器,它們所采用的工作物質是氣體,并且根據氣體中真正產生受激發射作用之工作粒子性質的不同,而進一步區分為原子氣體激光器、離子氣體激光器、分子氣體激光器、準分子氣體激光器等;

 ?、垡后w激光器,這類激光器所采用的工作物質主要包括兩類,一類是有機熒光染料溶液,另一類是含有稀土金屬離子的無機化合物溶液,其中金屬離子(如Nd)起工作粒子作用,而無機化合物液體(如SeOCl)則起基質的作用;

 ?、馨雽w激光器,這類激光器是以一定的半導體材料作工作物質而產生受激發射作用,其原理是通過一定的激勵方式(電注入、光泵或高能電子束注入),在半導體物質的能帶之間或能帶與雜質能級之間,通過激發非平衡載流子而實現粒子數反轉,從而產生光的受激發射作用;

 ?、葑杂呻娮蛹す馄?,這是一種特殊類型的新型激光器,工作物質為在空間周期變化磁場中高速運動的定向自由電子束,只要改變自由電子束的速度就可產生可調諧的相干電磁輻射,原則上其相干輻射譜可從X射線波段過渡到微波區域,因此具有很誘人的前景。

  按激勵方式分類

 ?、俟獗檬郊す馄?。指以光泵方式激勵的激光器,包括幾乎是全部的固體激光器和液體激光器,以及少數氣體激光器和半導體激光器。

②電激勵式激光器。大部分氣體激光器均是采用氣體放電(直流放電、交流放電、脈沖放電、電子束注入)方式進行激勵,而一般常見的半導體激光器多是采用結電流注入方式進行激勵,某些半導體激光器亦可采用高能電子束注入方式激勵。

 ?、刍瘜W激光器。這是專門指利用化學反應釋放的能量對工作物質進行激勵的激光器,反希望產生的化學反應可分別采用光照引發、放電引發、化學引發。

 ?、芎吮闷旨す馄?。指專門利用小型核裂變反應所釋放出的能量來激勵工作物質的一類特種激光器,如核泵浦氦氬激光器等。

  按運轉方式分類

  由于激光器所采用的工作物質、激勵方式以及應用目的的不同,其運轉方式和工作狀態亦相應有所不同,從而可區分為以下幾種主要的類型。

 ?、龠B續激光器,其工作特點是工作物質的激勵和相應的激光輸出,可以在一段較長的時間范圍內以連續方式持續進行,以連續光源激勵的固體激光器和以連續電激勵方式工作的氣體激光器及半導體激光器,均屬此類。由于連續運轉過程中往往不可避免地產生器件的過熱效應,因此多數需采取適當的冷卻措施。

 ?、趩未蚊}沖激光器,對這類激光器而言,工作物質的激勵和相應的激光發射,從時間上來說均是一個單次脈沖過程,一般的固體激光器、液體激光器以及某些特殊的氣體激光器,均采用此方式運轉,此時器件的熱效應可以忽略,故可以不采取特殊的冷卻措施。

 ?、壑貜兔}沖激光器,這類器件的特點是其輸出為一系列的重復激光脈沖,為此,器件可相應以重復脈沖的方式激勵,或以連續方式進行激勵但以一定方式調制激光振蕩過程,以獲得重復脈沖激光輸出,通常亦要求對器件采取有效的冷卻措施。

?、苷{激光器,這是專門指采用一定的開關技術以獲得較高輸出功率的脈沖激光器,其工作原理是在工作物質的粒子數反轉狀態形成后并不使其產生激光振蕩(開關處于關閉狀態),待粒子數積累到足夠高的程度后,突然瞬時打開開關,從而可在較短的時間內(例如10~10秒)形成十分強的激光振蕩和高功率脈沖激光輸出(見技術‘“class=link>激光調技術)。

 ?、萱i模激光器,這是一類采用鎖模技術的特殊類型激光器,其工作特點是由共振腔內不同縱向模式之間有確定的相位關系,因此可獲得一系列在時間上來看是等間隔的激光超短脈沖(脈寬10~10秒)序列,若進一步采用特殊的快速光開關技術,還可以從上述脈沖序列中選擇出單一的超短激光脈沖(見激光鎖模技術)。

 ?、迒文:头€頻激光器,單模激光器是指在采用一定的限模技術后處于單橫?;騿慰v模狀態運轉的激光器,穩頻激光器是指采用一定的自動控制措施使激光器輸出波長或頻率穩定在一定精度范圍內的特殊激光器件,在某些情況下,還可以制成既是單模運轉又具有頻率自動穩定控制能力的特種激光器件(見激光穩頻技術)。

 ?、呖烧{諧激光器,在一般情況下,激光器的輸出波長是固定不變的,但采用特殊的調諧技術后,使得某些激光器的輸出激光波長,可在一定的范圍內連續可控地發生變化,這一類激光器稱為可調諧激光器(見激光調諧技術)。

  按輸出波段范圍分類根據輸出激光波長范圍之不同,可將各類激光器區分為以下幾種。

 ?、龠h紅外激光器,輸出波長范圍處于25~1000微米之間,某些分子氣體激光器以及自由電子激光器的激光輸出即落入這一區域。

 ?、谥屑t外激光器,指輸出激光波長處于中紅外區(2.5~25微米)的激光器件,代表者為CO分子氣體激光器(10.6微米)、CO分子氣體激光器(5~6微米)。

 ?、劢t外激光器,指輸出激光波長處于近紅外區(0.75~2.5微米)的激光器件,代表者為摻釹固體激光器(1.06微米)、CaAs半導體二極管激光器(約0.8微米)和某些氣體激光器等。

?、芸梢?span class="hrefstyle">激光器,指輸出激光波長處于可見光譜區(4000~7000?;?.4~0.7微米)的一類激光器件,代表者為紅寶石激光器(6943埃)、氦氖激光器(6328埃)、氬離子激光器(4880埃、5145埃)、氪離子激光器(4762埃、5208埃、5682埃、6471埃)以及一些可調諧染料激光器等。

 ?、萁贤饧す馄?,其輸出激光波長范圍處于近紫外光譜區(2000~4000埃),代表者為氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)準分子激光器(3511埃、3531埃)、氟化氪(KrF)準分子激光器(2490埃)以及某些可調諧染料激光器等

 ?、拚婵兆贤饧す馄?,其輸出激光波長范圍處于真空紫外光譜區(50~2000埃)代表者為(H)分子激光器(1644~1098埃)、氙(Xe)準分子激光器(1730埃)等。

 ?、遆射線激光器,指輸出波長處于X射線譜區(0.01~50埃)的激光器系統,目前軟X射線已研制成功,但仍處于探索階段。
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