激光器介绍

5、YAG激光器 、 激光器
工作物质： 工作物质：掺钕钇铝石 榴石（Nd:YAG） 榴石（Nd:YAG） 发光的激活粒子： 发光的激活粒子：Nd3+ 四能级系统） （四能级系统） 激光波长： 激光波长：1.06um 特点：振荡阈值低， 特点：振荡阈值低，容 易实现连续运转， 易实现连续运转，但在 连续工作时， 连续工作时，热效应将 引起热光畸变。 引起热光畸变。 YAG基质上 基质上， 在YAG基质上，还可以 掺入Er3+ Tm3+等其他 Er3+、 掺入Er3+、Tm3+等其他 杂质。 杂质。
中小功率的激光器多采用端面泵浦方式， 中小功率的激光器多采用端面泵浦方式，可得到 端面泵浦方式 比较好的光束质量；而高功率的激光器多采用侧 比较好的光束质量；而高功率的激光器多采用侧 面泵浦或混合泵浦方式 但光束质量比较差。 方式， 面泵浦或混合泵浦方式，但光束质量比较差。 激光波长：可实现红、 蓝等可见光， 激光波长：可实现红、绿、蓝等可见光，紫外甚 至深紫外，中红外的输出， 至深紫外，中红外的输出，因此具有非常广阔的 输出波段。 输出波段。 应用范围遍及材料加工、信息业、医疗、 应用范围遍及材料加工、信息业、医疗、生物工 环保和能源等重要领域。 程、环保和能源等重要领域。
2、光纤激光器 、
工作物质： 工作物质：掺稀土元 素玻璃光纤 特点：高功率、 特点：高功率、无需 热电冷却器、 热电冷却器、很宽的 泵浦波长范围、 泵浦波长范围、效率 高可靠性。 高、高可靠性。
光纤激光器应用范围非常广泛： 光纤激光器应用范围非常广泛： 激光光纤通讯、激光空间远距通讯、 激光光纤通讯、激光空间远距通讯、汽车制造 激光雕刻、激光打标、激光切割、印刷制辊、 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/ 属非金属钻孔/切割/焊接 光纤激光器具有其他激光器无可比拟的技术优越 在短期内， 性。在短期内，光纤激光器将主要聚焦在高端用 途上，随光纤激光器的普及， 途上，随光纤激光器的普及，成本的降低以及产 能的提高， 能的提高，最终将可能会替代掉全球大部分高功 CO2激光器和绝大部分YAG激光器 激光器和绝大部分YAG激光器。 率 CO2激光器和绝大部分YAG激光器。
采用半导体泵浦固态 激光器（Nd:YVO4)。 激光器（Nd:YVO4)。 自动调整电池宽度和 不同的电池尺寸。 不同的电池尺寸。 P1完成后的电阻测量 完成后的电阻测量。 P1完成后的电阻测量。 动态对焦。 动态对焦。 可以P1进行动态跟踪， P1进行动态跟踪 可以P1进行动态跟踪， 来决定P2 P3划线轨 P2、 来决定P2、P3划线轨 迹。
Nd:YVO4晶体与 晶体与LBO,BBO,KTP等高非线 晶体与 等高非线 性系数的晶体配合使用， 性系数的晶体配合使用，可以制成输出近 红外、绿色、 红外、绿色、蓝色到紫外线等类型的全固 态激光器。 态激光器。 Nd:YVO4激光器已在机械、材料加工、波 激光器已在机械、 激光器已在机械 材料加工、 谱学、晶片检验、显示器、医学检测、激 谱学、晶片检验、显示器、医学检测、 光印刷、数据存储、 光印刷、数据存储、太阳能电池等多个领 域得到广泛的应用。 域得到广泛的应用。
3、二氧化碳激光器
工作物质：CO2、N2和 工作物质：CO2、N2和 He的混合物 He的混合物 激光波长：10.6um、 激光波长：10.6um、 9.6um（远红外光） 9.6um（远红外光） （利用基态的不同振动 态的转动能级之间的跃 故光子能量小） 迁，故光子能量小） 特点：激光器效率高、 特点：激光器效率高、 输出能量大、功率高。 输出能量大、功率高。
激光波长 刻划幅面 刻划线宽 刻划速度 分光数 死区面积
2、ARGUS 、
采用半导体端面泵浦光纤耦合 全固态激光器（Nd:YV04） 全固态激光器（Nd:YV04）， 性能指标包括脉冲的稳定性、 性能指标包括脉冲的稳定性、 脉宽、 脉宽、峰值功率等参数均达到 世界先进水平。 世界先进水平。 膜面朝上非接触式工作台设计 不但能有效的解决玻璃运行中 的平稳性， 的平稳性，还能解决玻璃摩擦 问题。 问题。 采用全自动控制， 采用全自动控制，包括自动进 出料、自动识别、自动跟踪、 出料、自动识别、自动跟踪、 自动校正和自动定位。 自动校正和自动定位。
应用区域 激光波长 刻划幅面 刻划线宽 刻划速度 分光数 死区面积 300-500µm a-Si/µ-Si， CIGS， ， ， CdTe 1064nm,532nm,355nm 1100×1400mm， × ， 635mm×1245mm × 30-60µm 最大2000mm/s 最大
3、LPKF 、
6、Nd:YVO4激光器 、 激光器
工作物质： 工作物质：掺钕钒酸钇 （ Nd:YVO4 ） 发光的激活粒子： 发光的激活粒子：Nd3+ 激光波长：1.06um、 激光波长：1.06um、 1.342um 特点： 特点：低激光阈值和高斜 率效率、 率效率、大的受激发射截 面、在泵浦波段有很强的 吸收、属于单轴晶体， 吸收、属于单轴晶体，能 够射出偏振光。 够射出偏振光。 适合中低功率的激光器
Nd:YAG激光棒具有高增益、激光阈值低、 激光棒具有高增益、激光阈值低、 激光棒具有高增益 功率高、 光波吸收少、 功率高、1064光波吸收少、热传导性和热 光波吸收少 冲击性好的特性， 冲击性好的特性，适用于多种工作方式 连续、脉冲、 开关 锁模） 开关、 （连续、脉冲、Q开关、锁模）常用于近远 红外固体激光及其倍频、三倍频。 红外固体激光及其倍频、三倍频。 广泛应用于科研、医疗、工业、军事、 广泛应用于科研、医疗、工业、军事、新 能源等领域。 能源等领域。
1960年 美国人梅曼(T. Maiman)发明了世界上 1960年，美国人梅曼(T. H. Maiman)发明了世界上 第一台红宝石激光器。 第一台红宝石激光器。 1962年 He－Ne气体激光器在美 1962年，He－Ne气体激光器在美 国贝尔实验室研制成功。 国贝尔实验室研制成功。 这两次发明开创了传统的固体激 器和气体激光器的时代，自此， 器和气体激光器的时代，自此，激光 走上了高速发展的道路。此后， 走上了高速发展的道路。此后，半导 体激光器、染料激光器、 体激光器、染料激光器、自由电子激 光器都在相应学科的支持下出现。 光器都在相应学科的支持下出现。特 别是八十年代， 别是八十年代，随着光电子学和半导 体技术的发展， 体技术的发展，光纤激光器和孤子激 光器相继出现， 光器相继出现，将激光引入以光电子 和微电子为主的信息时代。 和微电子为主的信息时代。
半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领 已成为当今光电子科学的核心技术： 域，已成为当今光电子科学的核心技术： 激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、 激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、 激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、 激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、 检测仪器等方面； 检测仪器等方面； 光通信、光变换、光互连、并行光波系统、 光通信、光变换、光互连、并行光波系统、光信 息处理 激光打标机，因其使用寿命长、激光利用效率高、 激光打标机，因其使用寿命长、激光利用效率高、 热能量比YAG激光器小、体积小、性价比高、 YAG激光器小 热能量比YAG激光器小、体积小、性价比高、用电 省等一系列优势，正在取代YAG激光打标机。 YAG激光打标机 省等一系列优势，正在取代YAG激光打标机。
红、绿、蓝三种激光器
激光的特性
方向性好：激光器发出的激光发射角很小， 方向性好：激光器发出的激光发射角很小，接近 于一毫弧度， 于一毫弧度，只有一般探照灯发射角的一百万分之 一。 单色性好：激光具有很好的单色性， 单色性好：激光具有很好的单色性，是普通光源 完全达不到的。 完全达不到的。 相干性好：就氦氖激光而言， 相干性好：就氦氖激光而言，其相干长度可达 400km。 。 能量密度大：激光的亮度是普通光源的上百万倍。 能量密度大：激光的亮度是普通光源的上百万倍。
国内外激光划线设备 1、Delphi 、
采用半导体端面泵浦声 光调Q 光调Q脉冲固态激光器 Nd:YV04,Nd:YAG） （Nd:YV04,Nd:YAG） 全自动CCD定位系统 全自动CCD定位系统 CCD 全自动上下料系统 高效除尘系统 自动温控系统 便捷控制系统
应用区域 a-Si/u-Si，CIGS， ， ， CdTe 1064nm,532nm, 355nm 1100×1400mm × 30-250µm 最大1200mm/s 最大 4或6或8 或 或
Maiman
激光器的三要素
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 表示“受激辐射的光放大” 表示“受激辐射的光放大”
工作物质
：实现粒子数反转
固体、气体、 固体、气体、液体和半导体
激励源： 激励源：使原子被激发
光泵浦，电激励，化学激励， 光泵浦，电激励，化学激励，核泵浦
谐振腔： 谐振腔：光放大作用
一是全反射， 一是全反射，另一是部分透射
产生激光的三个必要条件
1. 受激辐射：光子 受激辐射： 激励高能态粒子， 激励高能态粒子， 辐射产生光子。 辐射产生光子。 2. 粒子数反转：高 粒子数反转： 能态的粒子数大 于低能态。 于低能态。 3. 增益大于损耗： 增益大于损耗： 产生光子的数目 大于其损耗。 大于其损耗。
Biblioteka Baidu、全固态激光器 、
DPL是指以半导体激光器 是指以半导体激光器 是指以 LD）作为泵浦源的固体 （LD）作为泵浦源的固体 激光器。 激光器。 工作物质：固体激光材料。 工作物质：固体激光材料。 激光工作物质、 激光工作物质、激励源等 部分均由固体物质构成。 部分均由固体物质构成。 特点：体积小、重量轻、 特点：体积小、重量轻、 效率高、性能稳定、 效率高、性能稳定、可靠 性好、寿命长、易操作、 性好、寿命长、易操作、 运转灵便（连续/重复率/ 运转灵便（连续/重复率/ 短脉冲）、易智能化、 ）、易智能化 长/短脉冲）、易智能化、 无污染等优点。 无污染等优点。
激光器介绍
——薄膜太阳能电池应用 薄膜太阳能电池应用
主讲人： 主讲人：杨春云
激光的发展简史
1916年 1916年，爱因 斯坦提出了“ 斯坦提出了“受激 辐射”的概念， 辐射”的概念，奠 定了激光的理论基 础。 1958年 1958年，贝尔实验室的 汤斯和肖洛发表了关于激光 器的经典论文， 器的经典论文，奠定了激光 发展的基础。 发展的基础。
几种主要的激光器
1. 2. 3. 4. 5. 6. 半导体激光器 光纤激光器 二氧化碳激光器 全固态激光器 YAG激光器 YAG激光器 Nd:YVO4激光器 Nd:YVO4激光器
1、半导体激光器 、
半导体激光器， 半导体激光器，又称激光 二极管（ LD） 二极管（即LD） 工作物质： 工作物质：半导体材料 特点：波长范围宽， 特点：波长范围宽，制作 简单、成本低、 简单、成本低、易于大量 生产，并且体积小、 生产，并且体积小、重量 寿命长。 轻、寿命长。 激光波长:1064nm、532nm、 激光波长:1064nm、532nm、 808nm，功率从几瓦到几 808nm 功率从几瓦到几 千瓦不等
激光器的工作原理
如果一个系统中处于高能态的粒 子数多于低能态的粒子数， 子数多于低能态的粒子数，就出 现了粒子数的反转状态。 现了粒子数的反转状态。那么只 要有一个光子引发， 要有一个光子引发，就会迫使一 个处于高能态的原子受激辐射出 一个与之相同的光子， 一个与之相同的光子，这两个光 子又会引发其他原子受激辐射， 子又会引发其他原子受激辐射， 这样就实现了光的放大； 这样就实现了光的放大；如果加 上适当的谐振腔的反馈作用便形 成光振荡，从而发射出激光。 成光振荡，从而发射出激光。
激光器的分类
按 工 作 物 质 分 类
固体激光器： 固体激光器：把金属离子掺入晶体或玻璃基质中
红宝石激光器，YAG，Nd:YVO4， 红宝石激光器，YAG，Nd:YVO4，全固态激光器
气体激光器：原子气体、 气体激光器：原子气体、分子气体和离子气体
氦氖激光器， 氦氖激光器，二氧化碳激光器
半导体激光器： 半导体激光器：半导体材料