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激光器的原理是什么_固体激光器原理

栏目:数码科技

作者:B姐

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时间:2024-02-25 10:15:25

除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗,所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔,但谐振腔( 见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分,谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且,它可以很好地缩短工作物质的长度,还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式(即选模),所以一般激光器都具有谐振腔。激光工作物质,是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系,有时也称为激光增益媒质,它们可以是固体(晶体、玻璃)、气体(原子气体、离子气体、分子气体)、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求,是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转,并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去;为此,要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。激励抽运系统,是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同,可以采取不同的激励方式和激励装置,常见的有以下四种。

①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的,整个激励装置,通常是由气体放电光源(如氙灯、氪灯)和聚光器组成,这种激励方式也称作灯泵浦。

②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的,整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。

③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的,通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。

④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。光学共振腔,通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为:

①提供光学反馈能力,使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。

②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制,以确保输出激光具有一定的定向性和单色性。共振腔作用①,是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状(反射面曲率半径)和相对组合方式所决定;而作用②,则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光,具有不同的选择性损耗特性所决定的。分类,激光器的种类是很多的。下面,将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。想了解更多相关信息,可以咨询重庆启丰激光设备有限公司,谢谢!

激光灯运行原理?

激光器是能发射激光的装置。

1954年制成了第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。

1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围,并指出了产生激光的方法。

1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。

1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。

1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后,激光器的种类就越来越多。按工作介质分,激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器,其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束,激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分,有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种,最长的波长为微波波段的0.7毫米,最短波长为远紫外区的210埃,X射线波段的激光器也正在研究中。

激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系,有时也称为激光增益媒质,它们可以是固体(晶体、玻璃)、气体(原子气体、离子气体、分子气体)、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求,是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转,并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去;为此,要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。

除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同,装置的必不可少的组成部分包括激励(或抽运)、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔( 见光学谐振腔)3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的定向性和相干性。

激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同,可以采取不同的激励方式和激励装置,常见的有以下四种。

①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的,整个激励装置,通常是由气体放电光源(如氙灯、氪灯)和聚光器组成。

②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的,整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。

③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的,通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。

④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。

光学共振腔 通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为:

①提供光学反馈能力,使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。

②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制,以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。共振腔作用①,是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状(反射面曲率半径)和相对组合方式所决定;而作用②,则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光,具有不同的选择性损耗特性所决定的。

几种常见激光器及其用途介绍如下:

Nd:YAG激光器,1064nm,固体激光器,连续激光器的最大输出功率1000W,可用于激光切割金属。

Ho:YAG,固体激光器,可产生对人眼安全的2097nm和2091nm激光,适用于雷达和医学应用。

He-Ne激光器,632.8nm,气体激光器,功率为几mW,用于准直,定位,全息照相等。

CO2激光器,气体激光器,输出波长10.6um,广泛用于激光加工,医疗,大气通信及其他军事应用。

N2分子激光器,气体激光器,输出紫外光,峰值功率可达数十兆瓦,脉宽小于10ns,重复频率为数十至数千赫,作可调谐燃料激光器的泵浦源,也可用于荧光分析,检测污染等方面。

半导体激光器和固体激光器的区别 请详细解释一下 谢谢~

激光灯一般分为工业激光灯和娱乐激光灯,激光灯原理是采用YAG固体激光器,使用氪灯及Nd:YAG晶体棒产生激光束,通过变频,形成可见的绿色光。利用计算机控制振镜发生高速偏转,从而形成漂亮的文字或图形。

激光灯光具有颜色鲜艳、亮度高、指向性好、射程远、易控制等优点,看上去更具神奇梦幻的感觉。应用在大楼、公园、广场、剧场等,利用激光光束的不发散性,能吸引远至几公里外人们的目光,因从激光发出点也成了人们关注的焦点。

激光灯的基本原理:采用YAG固体激光器,使用氪灯及Nd:YAG晶体棒产生激光束,通过变频,形成可见的绿色光。利用计算机控制振镜发生高速偏转,从而形成漂亮的文字或图形。控制软件有德国的火凤凰软件、美国的穿山甲软件等。

参考阅读:激光灯的相关应用

光束观赏,将激光灯安放在高楼或山顶风景区等,光束射向远方,空中出现一束明亮的绿光,十分耀眼,光束能上下左右摆动,方圆几公里范围内都能欣赏到它神奇华丽的容颜。

图案观赏,激光灯效果将激光灯发出的激光射向水幕、建筑物或墙体等,激光在扫描系统的控制下快速移动,形成文字、图案等以供观赏。

室内观赏,激光灯安装于剧院、夜总会、歌舞厅内。施放一定的干冰烟雾,将激光束射向烟雾并进行扫描,亦可形成文字、图案、动画效果。也可随音乐播放激烈的激光表演,那斑斓明亮的色彩令人陶醉留连!

激光灯常用于剧院、夜总会、歌舞厅、户外广告、地标等,也被用于店面广告。

激光灯原理激光灯特点

半导体激光器和固体激光器的区别在于工作物质、价格、激励源不同。

1、工作物质

半导体激光器常用工作物质有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。

固体激光器常用的工作物质,由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料,掺以激活离子或其他激活物质构成。

2、价格

半导体激光器价格低。

固体激光器由于工作介质的制备较复杂,所以价格较贵。

3、激励源

半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式。电注入式半导体激光器,一般是由砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射。

光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励。高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励。

固体激光器以光为激励源。常用的脉冲激励源有充氙闪光灯;连续激励源有氪弧灯、碘钨灯、钾铷灯等。在小型长寿命激光器中,可用半导体发光二极管或太阳光作激励源。一些新的固体激光器也有采用激光激励的。

百度百科-半导体激光器

百度百科-固体激光器

激光产生的原理?

激光灯的出现,给我们的生活带来了不一样的视觉享受,那激光灯原理是怎样呢?今天我们就通过下面的内容,一起来看看激光灯原理的相关内容介绍。

激光灯原理之采用YAG固体激光器,使用氪灯及Nd:YAG晶体棒产生激光束,通过变频,形成可见的绿色光。利用计算机控制振镜发生高速偏转,从而形成漂亮的文字或图形。

激光灯原理之普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播,需要给光源装上一定的聚光装置,如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜,使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光,天生就是朝一个方向射出,光束的发散度极小,大约只有0.001弧度,接近平行。

激光灯原理之激光灯光具有颜色鲜艳、亮度高、指向性好、射程远、易控制等优点,看上去更具神奇梦幻的感觉。应用在大楼、公园、广场、剧场等,利用激光光束的不发散性,能吸引远至几公里外人们的目光,因从激光发出点也成了人们关注的焦点。

激光灯原理之亮度高,激光是当代最亮的光源。它的能量高度集中,很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度高温。激光打孔、切割、焊接和激光外科手术就是利用了这一特性。

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解析:

激励源使介质出现粒子数反转。可以是电激励、光激励、热激励、化学激励等等。电激励用气体放电的方法去激励介质原子;各种激励方式又被形象地称为泵浦或抽运。不断泵浦才能维持上能级粒子数多于下能级,不断获得激光输出。

3、有了前两者只能保证实现粒子数反转,但这样产生的受激辐射强度很弱,无法实际应用,所以可以用光学谐振腔进行放大。所谓光学谐振腔实际是在激光器两端装上两块反射率很高的镜子,一块全反射,一块部分反射,以使激光可透过这块镜子射出,被反射回到工作介质的光继续诱发新的受激发射,光被放大。因此光在谐振腔内来回振荡造成连锁反应,雪崩似的获得放大,产生强烈的激光,从部分反射镜一端输出。

按工作介质的不同来分类,可以是固体、气体、液体、半导体激光器。固体激光器特点器件小,坚固、使用方便、输出功率大但电源一般都比较庞大。比如钛宝石激光器一般采用半导体激光器泵浦,常采用环形腔,可以是连续或是脉冲式的

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