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激光器的基本結構

時間:2019-04-01 09:25來源:電子發燒友作者:yeyan 點擊:
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摘要:激光的產生必須選擇合適的工作介質,可以是常體、液體、固體或半導體。在這種介質中可以實現粒子數反轉,以制造獲得激光的必要條件。顯然亞穩態能級的存在,對實現粒子數反轉世非常有利的。現有工作介質近千種,可產生的激光波長包括從真空紫外道遠紅外,非常廣泛。

關鍵字:激光,激光技術,激光器

  1、激光工作介質
 
  激光的產生必須選擇合適的工作介質,可以是常體、液體、固體或半導體。在這種介質中可以實現粒子數反轉,以制造獲得激光的必要條件。顯然亞穩態能級的存在,對實現粒子數反轉世非常有利的。現有工作介質近千種,可產生的激光波長包括從真空紫外道遠紅外,非常廣泛。
 
  作為激光器的核心,是由激活粒子(都為金屬)和基質兩部分組成,激活粒子的能級結構決定了激光的光譜特性和熒光壽命等激光特性,基質主要決定了工作物質的理化性質。根據激活粒子的能級結構形式,可分為三能級系統(例如紅寶石激光器)與四能級系統(例如Er:YAG激光器)。工作物質的形狀目前常用的主要有四種:圓柱形(目前使用最多)、平板形、圓盤形及管狀。
 
  2、激勵源
 
  為了使工作介質中出現粒子數反轉,必須用一定的方法去激勵原子體系,使處于上能級的粒子數增加。一般可以用氣體放電的辦法來利用具有動能的電子去激發介質原子,稱為電激勵;也可用脈沖光源來照射工作介質,稱為光激勵;還有熱激勵、化學激勵等。各種激勵方式被形象化地稱為泵浦或抽運。為了不斷得到激光輸出,必須不斷地“泵浦”以維持處于上能級的粒子數比下能級多。
 
  3、聚光系統
 
  聚光腔的作用有兩個,一個是將泵浦源與工作物質有效的耦合;另一個是決定激光物質上泵浦光密度的分布,從而影響到輸出光束的均勻性、發散度和光學畸變。工作物質和泵浦源都安裝在聚光腔內,因此聚光腔的優劣直接影響泵浦的效率及工作性能。橢圓柱聚光腔是目前小型固體激光器最常采用的。
 
  4、光學諧振腔
 
  由全反射鏡和部分反射鏡組成,是固體激光器的重要組成部分。光學諧振腔除了提供光學正反饋維持激光持續振蕩以形成受激發射,還對振蕩光束的方向和頻率進行限制,以保證輸出激光的高單色性和高定向性。最簡單常用的固體激光器的光學諧振腔是由相向放置的兩平面鏡(或球面鏡)構成。
 
  5、冷卻與濾光系統
 
  冷卻與濾光系統是激光器必不可少的輔助裝置。固體激光器工作時會產生比較嚴重的熱效應,所以通常都要采取?冷卻措施。主要是對激光工作物質、泵浦系統和聚光腔進行冷卻,以保證激光器的正常使用及器材的保護。冷卻方法有液體冷卻、氣體冷卻和傳導冷卻,但目前使用最廣泛的是液體冷卻方法。要獲得高單色性的激光束,濾光系統起了很大的作用。濾光系統?能夠將大部分的泵浦光和其他一些干擾光過濾,使得輸出的激光單色性非常好。
 
【光粒網綜合報道】( 責任編輯:yeyan )
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