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主题:激光知识篇之激光器

帅哥哟,离线,有人找我吗?
Tess
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等级:高级工 帖子:390 积分:8250 威望:0 精华:0 注册:2015-12-4 13:28:36
激光知识篇之激光器  发帖心情 Post By:2015-12-4 14:27:14 [只看该作者]

激光器广泛用于各种产品和技术,其种类之多令人惊叹。从CD播放机、牙钻、高速金属切割机到测量系统,似乎所有东西都有激光器的影子,它们都需要用到激光器。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,1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。

激光器原理

激光器是控制受激原子的光子释放方式的设备。“Laser”是light amplification by stimulated emission of radiation(受激辐射光放大)的简称。这一名称简要的描述了激光器的工作原理。

激光和普通光区别很大。它具有以下特性:

发射的激光具有单色性。激光含有一种特定波长(即特定颜色)的光线。光线的波长由电子回到低能轨道时释放的能量决定。

发射的激光具有良好的相干性。激光的组织结构较好,每个光子都紧跟其他光子运动。也就是说,所有光子的波前完全一致。

激光具有良好的指向性。激光光束紧密、集中且能量极高。相反,手电筒发出的光线朝多个方向散射,光线能量弱,集中度低。

为了实现以上三个特性,需要经过一个称为受激发射的过程。这种现象不可能在普通手电筒中出现,因为它的原子是随机释放光子。而受激发射时,原子是有组织地发射光子。

激光器分类

激光器分为许多不同种类。激光介质可以是固体、气体、液体或半导体。我们通常按照用于发出激光的介质对其进行分类:

固态激光器的发光材料分布在固态基质中(如红宝石激光或钕-钇铝石榴石激光)。钕-钇铝石榴石激光器可以发出波长为1064纳米(nm)的红外激光,其中1纳米等于1x10-9米。

气态激光器主要输出红色的可见光束,最常见的气态激光器包括:氦激光器和氦氖激光器。CO2激光器可以发射远红外能量,用于切割高硬度物质。

准分子(Excimer)激光器使用由氯、氟等活性气体和氩、氪、氙等惰性气体组成的混合物,其英语名称取自“excited”(受激发的)和“dimers”(二聚体)两个单词。通电激发时,可产生准分子(即二聚体)。发射激光后,二聚体可产生紫外波段的光线。

染料激光器使用罗丹明6G等合成有机染料的溶液或悬浊液作为激光介质。染料激光器具有极为宽广的波长调节范围。

半导体激光器,有时也称为二极管激光器,属非固态激光器。这种电子设备通常体积小、功率低。它们可以内置到大型激光二极管阵列(如激光打印机或CD播放机的写入源)中。

红宝石激光器属固态激光器,其释放的波长为694纳米。根据所需发射的波长(参阅下表)、功率、脉冲持续时间,可以选择其他激光介质。有些激光器功能非常强大,例如二氧化碳(CO2)激光器可以激光切割钢板。购买二手激光设备的时候,要特别主要查看激光器的工作状态损坏程度。往往很多二手激光切割机求购者,被卖家忽悠。了解激光器的组成、分类是极为必要的。二氧化碳激光器如此危险的原因在于其发射的激光处于光谱的红外和微波区域。红外辐射就是热量,因此二氧化碳激光器基本上可以熔化其对准的所有物体。

其他激光器,如二极管激光器,功率较弱,通常用于现在的便携式激光指示器。这些激光器通常能发出波长在630纳米至680纳米之间的红色光束。激光器广泛应用于工业和科研领域,例如,使用强激光激发其他分子,以观察其反应。

激光器应用

激光器是现代激光加工系统中必不可少的核心组件之一。随着激光加工技术的发展,激光器也在不断向前发展,出现了许多新型激光器。早期激光加工用激光器主要是大功率CO2气体激光器和灯泵浦固体YAG激光器。从激光加工技术的发展历史来看,首先出现的激光器是在20世纪70年代中期的封离式CO2激光管,发展至今,已经出现了第五代CO2激光器——扩散冷却型CO2激光器。从发展上可以看出,早期的CO2激光器趋向激光功率提高的发展方向,但当激光功率达到一定要求后,激光器的光束质量受到重视,激光器的发展随之转移到调高光束质量上。出现的接近衍射极限的扩散冷却板条式CO2激光器有较好的光束质量,已经推出就得到了广泛的应用,尤其是在激光切割领域,受到众多企业的青睐。

21世纪初,出现了另外一种新型激光器——半导体激光器。与传统的大功率CO2、YAG固体激光器相比,半导体激光器具有很明显的技术优势,如提及小,重量轻、效率高、能耗小、寿命长以及金属对半导体激光吸收高等优点,随着半导体激光技术的不断发展,以半导体激光器为基础的其他固体激光器,如光纤激光器、半导体泵浦固体激光器、片状激光器等的发展也十分迅速。其中,光纤激光器发展较快,尤其是稀土掺杂的光纤激光器,应在光纤通信、光纤传感、激光材料处理等领域获得了广泛的应用。

[此贴子已经被作者于2015-12-17 11:22:31编辑过]








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