激光技术已从方方面面走进了人们的生活,但激光器种类繁多,其各自波长不同,特性不同,因此所应用的领域也不同。相信大多数人面对纷繁复杂的激光器种类,多少觉得有点头疼。因此,本文将各类型的激光器进行了汇总,为大家逐一讲解各类激光器的特点及实际应用的情况。
按工作介质不同,激光器分为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器和自由电子激光器6种。其中固体激光器和气体激光器还有很多细分种类。除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同,包括泵浦源、光学谐振腔和增益介质三部分。
固体激光器种类及应用
在固体激光器中,一般以光作为泵浦源,能产生激光的晶体或玻璃被称为激光工作物质。激光工作物质由基质和激活离子两部分组成,基质材料为激活离子提供了一个合适的存在与工作环境,而由激活离子完成激光产生过程。常用的激活离子主要是过渡金属离子,如铬、钻、镍等离子以及稀土金属离子,如钕离子等。表面镀有介质膜的反射镜作为谐振腔镜片,其中一片为全反镜,一片为半反镜。当采用不同的激活离子、不同的基质材料和不同波长的光激励,会发射出各种不同波长的激光。
气体激光器种类及应用
气体激光器是利用气体作为增益介质的激光器,一般是对气体放电进行泵浦(与固体激光器大同小异,不再赘述)。气体种类有原子气体(氦氖激光器、惰性气体离子激光器、金属蒸汽激光器)、分子气体(氮气激光器、二氧化碳激光器)、准分子气体,还有通过化学反应提供泵浦能量的特殊气体激光器。
其他常用激光器种类及应用
染料激光器使用有机染料作为激光介质的激光,通常是一种液体溶液。相比气体的和固态的激光介质,染料激光器通常可以用于更广泛的波长范围内。由于有宽阔的带宽,使得它们特别适合于可调谐激光器和脉冲激光器。但由于其介质寿命短,输出功率受限,基本被钛蓝宝石等波长可调的固体激光器取代。
半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器,激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。体积小,价格低,效率高,使用寿命长,功耗低,可用于电子信息、激光打印、激光笔、光通信、激光电视、小型激光投影仪、电子信息、集成光学等领域,是最实用最重要的一类激光器。
光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,应用范围非常广泛,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(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设,作为其他激光器的泵浦源等等。
自由电子激光器是一类不同于传统激光器的新型高功率相干辐射光源,它不需要气体、液体或固体作为工作物质, 而是将高能电子束的动能直接转换成相干辐射能.因此, 也可以认为自由电子激光器的工作物质就是自由电子。它具有高功率、高效率、波长的大范围调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优良特性,除了它, 还没有一种激光器能同时具备这些特点。在物理学研究、激光武器、激光聚变、光化学、光通讯等领域均有非常可观的前景。
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