名称激光器系统
激光器的发展历史及现状ppt课件
远红外激光器
X射线激光器
近紫外激光器
4.主要用途
由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密
测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域 引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距 等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。
子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称
为受控核聚变。
5.世界激光器市场发展现状
世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本在光电子技 术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占 首位；
良好效果。
2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可
测很远的距离，且精度很高。
பைடு நூலகம்
3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆
，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。
4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所
带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中
然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于 激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。
2.3成熟阶段
1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成 功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器的先例,但所 研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。
2.激光器的发明
2.1历史由来
激光器的诞生史大致可以分为几 个阶段，其中1916年爱因斯坦 提出的受激辐射概念是其重要 的理论基础。这一理论指出， 处于高能态的物质粒子受到一 个能量等于两个能级之间能量 差的光子的作用，将转变到低 能态，并产生第二个光子，同 第一个光子同时发射出来，这 就是受激辐射。
仪器名称AFM-TERS系统
仪器名称：AFM-TERS系统数量：1套，进口用途：AFM-TERS系统由原子力显微镜、显微共焦光学系统、以及拉曼光谱仪构成。
该系统结合了AFM和拉曼光谱仪在表面性质分析方面的优势特点，不仅可以对样品表面进行高分辨表征，而且同时可以获得原位的拉曼/荧光光谱。
实现在纳米尺度上拉曼散射光谱及吸收光谱成像，具有纳米尺度上形貌、电学、磁学等表征能力。
技术指标（标注有*的部分为重要技术条款，不能有负偏离）：1.AFM原子力显微镜系统：1.1*全自动、高精度、宽扫描范围的三轴压电闭环扫描器；1.2*扫描器XYZ轴扫描范围≥ 80×80×10µm；1.3*扫描器噪声水平：XY轴≤ 0.2nm，Z轴≤ 0.1nm；1.4*配有STM扫描隧道显微镜模块；1.5低相干性红外激光反馈，独立反馈光路，避免联用时的相互干扰；1.6AFM针尖闭环扫描，范围≥ 30×30×6µm，噪音XY轴≤ 0.1nm，Z轴≤0.05nm；1.7原子级分辨（云母或石墨表面），热漂移≤ 15nm/h；1.8测量模式包含：接触模式、轻敲模式、相位成像模式、摩擦力模式、横向力、压电响应力、力曲线与高级力谱等模式；1.9定量成像测量控制模块（同时获得表面形貌和杨氏模量），满足各种气氛和溶液环境下的测定和成像；1.10纳米刻蚀和纳米操纵控制模块；1.11快扫模块（> 150Hz，范围> 1µm×1µm）;1.12AFM导电模块（带封闭气体池），量程> 100nA，噪音< 0.6pA；1.13AFM音叉模块；1.14光诱导力模块；1.15预留散射式近场光学显微镜升级模块；2.显微共焦光学系统：2.1*低衰减激发光和Raman信号引入/出AFM光路系统；2.2*方便快速找到针尖热点，通过物镜或针尖扫描，精准对焦激光和针尖，实现TERS功能；2.3*与AFM无缝耦合，实现光谱信号与表面形貌同步观测，光学图像、AFM图像能与TERS成像完美耦合；2.4底部和侧向多路TERS激发模块，且光路切换方便；2.5大范围自动或手动高精度三维平台操作，XY移动范围≥ 30mm；最小步长≤ 0.1微米，定位重复性≤ 0.25微米；2.6研究级光学显微镜平台，多视角反射和透射明场科勒白光照明；2.7荧光显微镜模块（包括蓝光和绿光激发模块）；2.8软件可控的高清彩色摄像系统，用于清晰观察样品及拍照录像，积分时间和对比度可调，响应波长300-1000nm，分辨率> 1024 ×1024；2.9自动切换信号采集与白光照明模式、激发源、滤光片和光栅等部件；2.10自动准直激发光路和拉曼-荧光信号光路，保证仪器最佳性能状态；2.11油浸物镜：100×、60×和40×平场消色差油浸物镜（NA ≥ 1.25）；2.12物镜：50×和100×倍平场消色差物镜（NA ≥ 0.9）；2.13长工作距离物镜：100×或50×长工作距离消色差物镜（NA ≥ 0.5）；3.共焦拉曼光谱仪：3.1*主机包括Raman光谱仪、必要光路部件、CCD、控制系统；3.2*532和633nm激光器，及其相应波长激发和拉曼光谱收集光路系统；3.3*光谱分辨率≤ 1cm-1 （标准氖灯585.25nm谱线FWHM，1800刻线光栅）；光纤光路光谱分辨率≤ 5cm-1；3.4全谱波长校准，全谱扫描控制和测量方式，快速宽光谱范围连续扫描光谱，确保高光谱分辨率和数据真实性；3.5光谱重复性≤ 0.2cm-1；（50倍物镜，扫描范围100-4000 cm-1，变换扫描范围，重复测量40次，硅峰520 cm-1）3.6滤光片：低波数≤ 100cm-1，激光线强度≤ 硅峰（520 cm-1）强度3倍；根据需要可额外配置超低波数滤波片；3.7聚焦透镜组拉曼信号透过率≥95%，信号光路通光效率≥ 25%；3.8灵敏度：单晶硅三阶拉曼信噪比≥20:1，可观测到四阶峰（532nm、10mW、1800线光栅，狭缝≤ 50μm，曝光60×5秒，物镜50×或100×）；3.9具有红外（800-1000nm）激发和上转换荧光（400-650nm）收集光路；3.10配置反红外透可见的二向色镜和更换镜座，以及相应的滤光片和镜座；3.11激发光强度多级可调，内置标准样品，可自动检测标准拉曼信号强度；3.12高质量长寿命激光器，输出功率≥ 30mW；3.13超低噪音CCD系统：近红外和紫外增强型CCD，冷却至-70 ºC；3.14激光器、光谱仪、电动马达、CCD等噪音不能影响同台的AFM高分辨成像；3.15双高通光效率高分辨光栅：600和1800线；根据需要可额外配置1200，2400线等光栅，兼顾拉曼光谱测量范围和分辨率；3.16光栅和CCD工作范围≥ 300-1000nm；3.17可通过软件自动实现对荧光背景进行扣除；3.18配标准样品，可自动校准拉曼信号强度水平；3.19配有偏振拉曼附件，可实现变偏振激发和偏振光谱收集；3.20拉曼光谱二维成像功能；3.21具有外接激光光源引入激发光路系统的扩展接口；3.22激光器全封闭光路，无激光泄露，并带有激光安全自锁功能；4.平台系统：4.1高质量气浮光学平台（≥ 1.5m×2.4m，1Hz），可装载AFM、光学显微镜系统、光谱仪、激光器、预留光路等AFM-TERS系统；4.2仪器支架，隔音罩；4.3支持低真空（提升悬臂品质因子）或气氛环境；4.4根据设备需要可提供不间断电源，电池供电时间≥ 30分钟；5.控制系统和软件：5.1*配备卖方最新一代的高速AFM和光谱仪控制器系统和软件；5.2*软件有效控制AFM和光谱摄谱系统，含控制、通信、测量、成像及其数据分析处理等通用功能，且可在多台电脑上使用；5.3* AFM成像与Raman信号测量数据复合处理软件功能，可实现原位光谱探测和TERS光谱成像；5.4* AFM成像测量与Raman信号测量协同同步出发电路和接口；5.5配置AFM像点定位与Raman测量位置自动精确重合控制器；5.6软件自带常规物质拉曼光谱数据库，可实现图谱自动检索和特征峰的官能团指认，能实现混合物光谱分离识别；5.7数据后处理和优化软件；5.8软件后期免费升级；5.9若软件功能或模块有收费选项，需在标书中明确注明。
SG-DBR激光器波长自动测试控制系统
SG-DBR激光器波长自动测试控制系统陈磊;张靖;张瑞康;江山;毛谦【摘要】基于LabVIEW虚拟仪器平台,研制了一套可调谐取样光栅分布布拉格反射式(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector,SG-DBR)激光器的波长自动测试控制系统.该系统能对四段式SG-DBR激光器进行电流扫描,采集、分析其输出光谱,生成SG-DBR激光器的"波长-电流"数据查询表; 并且通过调用数据查询表,实现对SG-DBR激光器输出波长的控制.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2007(000)002【总页数】3页(P58-60)【关键词】SG-DBR激光器;波长测试;波长控制;虚拟仪器【作者】陈磊;张靖;张瑞康;江山;毛谦【作者单位】武汉光迅科技股份有限公司,湖北,武汉,430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北,武汉,430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北,武汉,430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北,武汉,430074;武汉光迅科技股份有限公司,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN248取样光栅分布布拉格反射式(SG-DBR)激光器作为一种新型的可调谐半导体激光器，具有波长调谐范围宽、调谐速度快、成本低、输出功率大、稳定性好、便于与其他器件集成等优点，是新一代波分复用(WDM)系统以及全光网络的关键光电子器件[1～4]。
为了实现在系统中的应用，SG-DBR激光器需要工作在ITU规定的信道上，因此必须精确地锁定工作波长。
可调谐激光器的波长调谐特性的测试是一项工作量非常巨大的工作。
每个工作点都需要用光谱分析仪进行扫描，以精确确定工作波长和边模抑制比，测试每个工作点所用的时间由光谱分析仪的扫描速度决定。
整个过程相当复杂，手工测试几乎是不可能完成的，而且容易出错。
因此，根据SG-DBR激光器波长调谐特点，基于LabVIEW虚拟仪器平台，我们研制了一套自动的SG-DBR激光器波长测试控制系统。
激光器工作原理范文
激光器工作原理范文激光器是一种能够产生相干、单色、高亮度光束的装置。
激光光束具有高度的定向性和能量密度，并且可以通过调节激发源和谐振腔的结构来获得不同波长和功率的激光光束。
激光器的工作原理主要涉及能级、光子激发、增益介质和谐振腔等几个关键要素。
首先，激光器的工作原理涉及能级。
原子、分子或晶体等物质的能级结构决定了激光器能量转移的规则。
在基态下，物质的电子处于最低的能量状态。
当一定的能量加在物质上时，物质的电子会跃迁至更高的能级。
处于高能级上的电子不稳定，会尽可能快地返回基态。
这个过程中，电子会放出光子，光子的能量等于电子从高能级到低能级的差值。
能级结构的存在使得物质能够存储和释放能量。
其次，激光器的工作原理涉及光子激发。
为了将物质的电子带到高能级，需要提供能量。
这通常通过光、电、化学或其他方法来完成。
其中，光子激发是一种重要的方式。
当一束光进入激光器的增益介质时，光子与物质的电子相互作用，将能量传递给电子，使电子达到激发态。
这个能量传递过程中，光子被吸收并且在介质中轨迹微弱地改变。
然后，激光器的工作原理涉及增益介质。
在激发后，物质中的电子处于激发态。
在一段时间后，激发态的电子会通过受激辐射的方式退回到低能级。
在这个过程中，物质会放出与光子激发中吸收的光子具有相同频率和相位的光子，这就是激光器的激光。
不同的增益介质具有不同的光子产生机理，例如，固态激光器使用Nd:YAG结构作为增益介质，气体激光器使用二氧化碳等气体作为增益介质。
最后，激光器的工作原理涉及谐振腔。
谐振腔由两个反射镜组成，其中一个是部分透明的输出镜。
激光通过入射镜进入谐振腔，反射在两个反射镜之间来回穿梭。
在每次来回穿梭过程中，激光受到增益介质的刺激，逐渐放大。
在谐振的情况下，增强的激光波将逃逸透过输出镜，形成激光束。
逃逸的激光波量与谐振频率相同，并具有相干性和单色性。
总结一下，激光器的工作原理涉及能级跃迁、光子激发、增益介质和谐振腔等几个关键要素。
激光原理及应用ppt课件
激光调制前
激光调制后
4.机械运动系统
• 基片送入后，高精度伺服电机在微机的控制下转动振镜的角度；
• 激光束通过扫描镜的反射，由f-θ场镜聚焦到基片的边缘位置上；
• 在微机上通过专用的控制软件输入总的清边面积、激光束的行走速度 和需要重复的次数；
E2
E2
E1
E1
自发辐射跃迁
自发辐射光子
c. 受激辐射（激光）: 当频率为=ν（E2-E1）/h的光子入射时，会引发粒子以一定的概率，迅 速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都 相同的光子。
E2
E2
入射光子
E1
E1
受激辐射光子 入射光子
受激辐射跃迁 3-2 粒子数反转
(Top flat)
高斯
多元高斯
• 减少脉冲时间，高的峰值能量，更多的能量密度
Less pulse time, high peak power more energy density
能量密度=功率/频率/光斑面积
pulse
1.1uW/um=220W/20KHz/900um2
Hz
4.重叠率计算——Overlap
全反光镜
反光镜： （越75%
）
Shutter
激光器外形 接光纤
Q-Switch
晶体腔
功率计
激光器内部分解图（P4）
Q-Switch 半反镜
晶体腔 光纤耦合器
镜头聚焦原理——凸透镜
激光刻划原理——以P1为例
光斑
1.Beam Shaping （激光束形状）
• 一般的激光都为高斯分布的波形，即高斯光束，为实现特殊的制程需求，需要转变 成为扁平式波形的平顶光束，即Top Hat，通过透镜组改变光束质量和形状产生。
515-nm大功率激光器控制系统设计
515-nm大功率激光器控制系统设计
董全睿;张振东;王伟国;陈涛;陈飞
【期刊名称】《中国光学(中英文)》
【年(卷),期】2022(15)5
【摘要】为了实现激光器稳定且安全地输出,设计了一款基于515-nm的大功率激光器控制系统。
首先,对该系统的泵浦驱动模块进行研究,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成对模块的模拟采样并在数字信号处理(DSP)中完成计算输出,采用数字PID方式完成恒流源的闭环控制;其次,使用半导体制冷器(TEC)实现倍频晶体模块的稳定温度控制,以热敏电阻(NTC)作为反馈实现温度控制;最后,设计了激光器的人机交互系统,实现了对激光器内部状态的实时监测、判断与存储。
为了验证控制系统的有效性,选择一款泵浦进行测试。
实验结果表明:泵浦驱动模块能够持续稳定地工作,控制系统能够实时监测激光器的内部状态,安全可靠。
倍频后的激光器输出中心波长为514.98 nm,功率可达170 W,光功率稳定度为±0.07 dB,并且控制系统的所有器件及设备均100%采用国产化,满足515-nm大功率激光器的系统设计需求。
【总页数】6页(P1013-1018)
【作者】董全睿;张振东;王伟国;陈涛;陈飞
【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.4
【相关文献】
1.大功率半导体激光器老化系统设计
2.大功率脉冲TEA CO2激光器控制系统设计
3.大功率激光器温度控制系统设计
4.基于STM32的大功率光纤激光器控制系统设计
5.基于STM32的大功率光纤激光器控制系统设计
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激光基础知识
按照 运转方式 分类：连续激光器、单次脉冲激光器、重复脉冲激光器、锁模激
光器、单模和稳频激光器、可调谐激光器
按照 显示波段 分类：远红外激光器、中红外激光器、近红外激光器、可见光激
光器、近紫外激光器、真空紫外激光器、X射线激光器
半导体激光器 半导体激光器，即用半导体材料（砷化镓GaAs、砷化铟InAs、铝镓砷 AlxGaAs、铟磷砷InPxAs）为工作物质的激光器。
品 品种 种不 不齐 齐
光器的 国内生产的光纤激 留在1μm 激射波长至今仍停 已经成 的波段上，而国外 2μm波长 功开发出1.5μm和 光器， 的人眼安全光纤激 安全光 这使得中国在人眼 到限制。 纤激光应用方面受
一 单一 长单 波长 波
缺 缺乏 乏高 高端 端产 产品 品
在高重复率、脉宽为皮 秒 或飞秒量级的商用超短 光 脉冲的锁模激光器方面 存 在很大的空白
半导体激光器结构图
PN结——半导体激光器的心脏 将P型半导体和N形半导体"紧密接触"，其接触面就形成PN结，在PN 结界面上存在多数载流子梯度，因而产生扩散运动，形成空间电荷区 及内部电场
零偏压时的PN结能带图
正向偏压时的PN结能带图
一些常见半导体激光器
单管 / C-mount封装
单管 / F-mount封装
常见的 工作物 质
液体
有机化合物液体 无机化合物液体
GaAs 、GaN……
半导体
自由电子
自由电子束
激光器“有多少种”？
Lorem ipsum dolor sit amet
激光器
按照 工作物质 分类：固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器、
自由电子激光器
激光发展及应用
• （2）亮度极高 ） 在激光发明前， 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的 亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激 亮度最高，与太阳的亮度不相上下， 光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。 光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为 激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。 激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。 红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约 勒克斯（ ），颜色鲜红 为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激 勒克斯 光照度的单位），颜色鲜红， 光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月 光光斑明显可见。 产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯， 球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人 眼根本无法察觉。 眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定 向发光。 向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内 射出，能量密度自然极高。 射出，能量密度自然极高。
•
1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种 年 神奇的现象： 神奇的现象：当他们将内光灯泡所发射的光照在 一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、 一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、 始终会聚在一起的强光。根据这一现象， 始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提 出了“激光原理” 出了“激光原理”，即物质在受到与其分子固有 振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发 振荡频率相同的能量激励时， 散的强光--激光 他们为此发表了重要论文。 激光。 散的强光 激光。他们为此发表了重要论文。肖 洛和汤斯的研究成果发表之后， 洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷 提出各种实验方案，但都未获成功。 提出各种实验方案，但都未获成功。1960年5月 年 月 15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅 日 曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人 微米的激光， 曼宣布获得了波长为 微米的激光 类有史以来获得的第一束激光， 类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为 世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。 世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。