激光器的应用及分类讲解
各种激光器的介绍
四、 新型固体激光器
3. 高功率固体激光器
高功率固体激光器主要是指输出平均功率在几百瓦以上的各种连续、准连续 及脉冲固体激光器，它一直是军事应用和激光加工应用所追求的目标。
从二十世纪七十年代起开始研制的板条形固体激光器，就是针对克服工作物 质中的热分结构如图(5-8)所示。
3.掺钕钇铝石榴石(Nd3＋：YAG) 工作物质:将一定比例的A12O3、Y2O3，和Nd2O3在单晶炉中进行熔化结晶而 成的，呈淡紫色。它的激活粒子是钕离子(Nd3＋)，其吸收光谱如图(5-4)所示
图(5-4) Nd3＋:YAG 晶体的吸收光谱
YAG中Nd3＋与激光产生有关的能级结构如图(5-5) 所示。它属于四能级系统。 荧光谱线中心波长为1.35um和1.06um；由于 1.06um比1.35um波长的荧光强约4倍，所以激光振 荡中，将只产生1.06um的激光
图(5-8) 板条形固体激光器结构示意图
一、氦-氖(He-Ne)激光器
He-Ne激光器的结构形式很多，但都是由激光管和激光电源组成，激光管 由放电管、电极和光学谐振腔组成。
1. He-Ne激光器的结构和激发机理 He-Ne激光器可以分为内腔式、外腔式和半内腔式三种，如图(5-9)所示。 He-Ne激 光器工作物 质为Ne原子， 即激光辐射 发生在Ne原 子的不同能 级之间。He 主要起提高 Ne原子泵浦 速率的辅助 作用。
图(5-5) Nd3＋:YAG 的能级结构
二、固体激光器的泵浦系统
1. 固体激光工作物质是绝缘晶体，一般都采用光泵浦激励。目前的泵浦光源多 为工作于弧光放电状态的惰性气体放电灯。 2. 泵浦光源应当满足两个基本条件：一是有很高的发光效率；二是辐射光的光 谱特性应与激光工作物质的吸收光谱相匹配
激光器的种类和特点及应用简介
激光器的种类和特点及应用简介
激光设备现在已经广泛应用于各种行业，种类丰富令人惊叹，从视频播放设备，图像识别打印设备，手机扫码技术，到激光打标、雕刻、切割设备，这些设备都应用了激光器和技术，那么激光和普通的灯光有什么区别，有哪些特点和种类？
激光从被发现到现在，也就100多年，1916年现代物理的奠基者-爱因斯坦发现了激光现象，提出了激光的理论，经过众多物理学家的不懈努力，在二十世纪五十年代才研制出来第一台激光器，激光技术应用于工业是七十年代后期才开始的，但是激光的独特优点使得激光技术和设备迅速的被各个行业广泛应用。
激光和我们日常见的灯光日光有什么区别呢？关键的区别在于灯光日光是散射光，光线是无方向性的散射，而且是多种波长的光，不能聚集能量，而激光器产生的激光是方向高度一致的光线，而且是单一波长的光，激光是单色的光，能量高度密集，这就使得激光能够达到雕刻切割的能力了。
激光器有很多种类，一般按激光介质的不同，分类有固态激光器、液态激光器、气态激光器、半导体激光器等几大类，应用于雕刻、切割行业的主要是固态激光器和气态激光器，具体常见的就是光纤激光器和CO₂激光器。
激光设备在加工过程中，没有空气污染，没有水污染和噪声污染，而且能耗低，切割速度快，再利用数控技术和计算机软件，数控激光雕刻机，激光切割机充分发挥出了激光的优势，成为现代工业加工中高精度、高效率的首选和必备设备。
2018.08.10。
激光器及其应用介绍
激光器及其应用介绍激光器（Laser）是一种能产生高度聚束、单色、相干、高能量密度的光束的装置。
它通过激活外部的能量转换装置来产生激光，这种装置可以是光电子元器件、光纤、气体、固体或半导体材料。
激光器的光束特性使其在很多领域都有广泛的应用。
激光器的应用领域非常广泛，下面将对其中的几个主要领域进行介绍。
1.医疗领域激光器在医疗领域有着广泛的应用。
激光手术刀可以通过高度聚焦的激光束进行手术，减少了手术损伤和出血，提高了手术效果。
激光剥蚀术可以用来治疗角膜病变，如近视、远视、散光等。
激光切割术可以用来治疗肿瘤、寻找血管等。
此外，激光器还可以被用来进行皮肤美容，如去除斑点、减少皱纹等。
2.通信领域激光器在通信领域的应用非常广泛。
光纤通信系统中的光源通常使用激光器，它可以产生高强度的单色光束，可以在长距离传输中保持信号强度和质量不变。
激光器还可以通过频率调制技术进行信息传输，实现光纤通信的高速率和高容量。
3.材料加工领域激光器在材料加工领域有着广泛的应用。
激光切割可以用来切割金属、塑料、木材等不同类型的材料。
激光焊接可以用来焊接金属和塑料。
激光打标可以用来在材料表面进行打标和刻字。
激光烧蚀可以用来进行表面清理和剥离。
4.科学研究领域激光器在科学研究领域有着广泛的应用。
由于激光器在时间上的极高分辨率，可以用来进行超快速和超高速的实验研究。
激光器在物理、化学、生物等领域中被广泛应用，用来研究物质的结构和性质。
激光光谱学技术可以用来研究原子和分子的能级结构和光谱特性。
5.军事领域激光器在军事领域有着重要的应用。
激光瞄准器可以用来对准目标，并提供精准的引导和打击。
激光测距仪可以用来测量目标的距离，从而进行精确的射击。
激光通信系统可以用来进行无线通信，提供安全和高效的通信手段。
除了以上几个领域之外，激光器还在很多其他领域中有广泛应用，如环境监测、激光制造、激光显示、激光雷达、激光测绘等。
激光器的研发和应用将为人类的生产生活带来更多的便利和创新。
激光器的原理及应用领域
激光器的原理及应用领域激光器是一种能够产生相干光的器件，其工作原理基于光的受激辐射过程和谐振腔的结构。
激光器在科学研究、医学、通信、材料加工等领域有着广泛的应用。
激光器的工作原理可以分为三个主要部分：光增强、谐振腔和光输出。
首先，激活介质（如气体、晶体或半导体）中的电子受外界能量激发，从基态跃迁到激发态。
之后，这些激发态的电子通过受激辐射过程跃迁回到稳定的低能级激发态，释放出一个光子。
这个光子与其他受激辐射过程中释放出的光子发生干涉，产生相干的、定向的激光光束。
最后，光会在谐振腔中多次来回反射，增强光的能量，一部分光从激光器的输出端口输出。
激光器的应用领域非常广泛。
以下是一些典型的应用领域：1. 科学研究：激光器在科学研究中有着重要的地位，例如，在物理学领域，激光器可以用于精确测量、光谱分析和原子分子物理实验等。
在化学领域，激光器可用于激光光谱学以及反应动力学研究。
2. 医学：激光器在医学诊断和治疗中有着广泛的应用。
例如，激光器可以用于眼科手术中的矫正视力手术（如LASIK），皮肤整形手术和激光除毛等。
3. 通信：激光器是光纤通信系统的重要组成部分。
激光器可将电信号转换为光信号，并通过光纤传输信号，实现高速、高带宽的通信。
激光器还可应用于激光雷达、光纤传感器等领域。
4. 制造业：激光器在制造业中有着广泛的应用。
例如，激光切割和激光焊接等工艺可用于金属、塑料和陶瓷等材料的加工。
此外，激光器还可用于三维打印、微细加工和表面处理等。
5. 军事：激光器在军事领域有多种应用。
例如，激光器可用于激光制导导弹、激光测距、激光照明以及激光通信等。
6. 科普与娱乐：激光器还可用于科普教学和娱乐领域。
例如，在博物馆中，激光器可用于展示干涉、衍射、全息投影等现象。
此外，激光幕布和激光表演也为观众带来了视听盛宴。
值得注意的是，由于激光器具有高能量密度、高单色性和高方向性等特点，激光器的应用也带来了一些安全问题。
例如，激光器的强光可能对人眼造成伤害，所以在使用激光器时需注意安全措施。
激光的分类及应用
激光的分类及应用激光是一种特殊的光源，具有高度的单色性、方向性和相干性。
根据其不同的特性和应用领域，激光可以被分为多个分类。
本文将介绍激光的分类及其在各个领域中的应用。
一、激光的分类1. 按激光器工作介质分类：- 气体激光器：利用气体放电产生激光，如二氧化碳激光器、氩离子激光器等。
- 固体激光器：利用固体材料产生激光，如Nd:YAG激光器、激光二极管等。
- 半导体激光器：利用半导体材料产生激光，如激光二极管、垂直腔面发射激光器（VCSEL）等。
2. 按激光器工作方式分类：- 连续激光器：输出连续的激光束，适用于需要持续照射的应用，如激光切割、激光打标等。
- 脉冲激光器：输出脉冲形式的激光束，脉冲宽度通常在纳秒至皮秒级别，适用于高精度测量、激光医疗等领域。
3. 按激光波长分类：- 可见光激光器：波长在400-700纳米范围内，适用于显示技术、激光显示器等。
- 红外激光器：波长在700纳米以上，适用于通信、遥感、红外热成像等领域。
- 紫外激光器：波长在400纳米以下，适用于光刻、荧光光谱分析等领域。
二、激光的应用1. 工业应用：- 激光切割：利用高能激光束对材料进行切割，广泛应用于金属加工、纺织品切割等领域。
- 激光焊接：通过激光束的热作用将材料焊接在一起，具有高精度和高效率，适用于汽车制造、电子组装等行业。
- 激光打标：利用激光束对物体表面进行刻印或标记，应用于产品标识、防伪标记等领域。
2. 医疗应用：- 激光手术：利用激光束对组织进行切割、烧灼或凝固，广泛应用于眼科手术、皮肤整形等。
- 激光治疗：利用激光的生物刺激效应促进组织修复和再生，适用于疤痕修复、疼痛治疗等。
3. 通信应用：- 光纤通信：利用激光器将信息转换为光信号进行传输，具有高速、大容量的优势，是现代通信的重要技术。
- 激光雷达：利用激光束进行距离测量和目标探测，广泛应用于无人驾驶、环境监测等领域。
4. 科学研究：- 光谱分析：利用激光的单色性和相干性进行物质的光谱分析，广泛应用于化学、生物学等领域。
典型激光器介绍大全(精华版)ppt课件
敏化剂
• 在晶体中除了发光中心的激活离子外，再掺入一种或多种 施主离子，主要作用是吸收激活离子不吸收的光谱能量， 并将吸收到的能量转移给激活离子。
• 双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。
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1、红宝石的基本特性
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氦-镉激光器
以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续 谱线，即波长为325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝 光，典型输出功率分别为1～25mW和1～100mW。主 要应用领域包括活字印刷、血细胞计数、集成电 路芯片检验及激光诱导荧光实验等。
俄罗斯PLASMA公司的氦 镉激光器
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由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的 激光器。
特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有 效使用时间超过10万小时。
输出波长范围：紫外、可见、红外 输出功率：mW、W、kW。
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DFB半导体激光器示意图
DBR半导体激光器示意图
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垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）
量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)
基于电子在半导体量 子阱中导带子带间跃 迁和声子辅助共振隧 穿原理的新型单极半 导体器件。
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光纤耦合（尾纤型-pigtail package）半导体激 光器件
ProLite型光纤耦合单发射激光器
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谱线已达数千种 (160nm~4mm)
工作方式：连续运转（大多数）
多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。
激光的种类种类及应用
激光的种类种类及应用激光（Laser）原指具有高效率，窄束，高单色性（即色散小），高相干性（即随机性小）的光。
自1964年发明激光以来，激光技术在多个领域得到广泛应用。
根据不同激光产生机制、波长范围和功率等特性的不同，激光可以分为多种种类。
1. 气体激光器（Gas Laser）气体激光器是最早被开发和应用的激光器之一。
根据不同的气体填充和激发方式，气体激光器可以分为氦氖激光器（He-Ne），二氧化碳激光器（CO2），氙离子激光器（Xe-ion）等。
氦氖激光器广泛应用于测量、光学实验、医学等领域；二氧化碳激光器在加工和切割材料、医学手术、雷达等领域得到广泛应用；氙离子激光器适合生物医学、光化学、实验等领域。
2. 固体激光器（Solid-State Laser）固体激光器是利用一些固态材料来产生激射光的装置。
常见的固体激光器包括钕：锗酸玻璃激光器（Nd:glass）、二极管激光器（Diode laser）、钕：YAG激光器（Nd:YAG）、掺铒光纤激光器（Er-doped fiber laser）等。
固体激光器在材料加工、激光雷达、医学手术、通信等领域得到广泛应用。
3. 半导体激光器（Semiconductor Laser）半导体激光器是利用半导体材料来产生激射光的装置。
半导体激光器又称为激光二极管（Laser Diode），它具有尺寸小、寿命长、高效率等特点。
半导体激光器广泛应用于通信、照明、显示、激光打印等领域。
4. 纤维激光器（Fiber Laser）纤维激光器是利用光纤结构的光介质来产生激射光的激光器。
纤维激光器具有体积小、易于集成、输出功率稳定等特点。
纤维激光器在制造业、材料加工、通信、医疗等领域得到广泛应用。
5. 液体激光器（Liquid Laser）液体激光器是利用液体介质来产生激射光的装置。
由于液体特性的不稳定性，液体激光器并不常见，但在一些特殊领域如核聚变、舰船激光武器等方面得到应用。
激光常见的分类
激光常见的分类激光（Laser）是一种以光学放大的原理产生的高度聚焦的光束。
它的特点是单色性、同相性和高亮度，广泛应用于各个领域，包括医疗、通信、制造等。
根据激光器的工作原理和应用领域的不同，激光可以被分为多种分类。
一、气体激光器气体激光器是一种利用气体放电形成的激发能量来激发激光发射的装置。
根据使用的气体种类不同，气体激光器可以分为氦氖激光器、二氧化碳激光器、氩离子激光器等。
其中，氦氖激光器是最早被发现的激光器，其工作波长为632.8纳米，广泛应用于医疗、测量和教育领域；二氧化碳激光器的工作波长为10.6微米，主要用于切割、焊接和雕刻等工业应用；氩离子激光器的工作波长为488纳米和514纳米，常用于生物医学研究和材料加工等领域。
二、固体激光器固体激光器是利用固体材料中的活性离子或色心离子来产生激光的装置。
常见的固体激光器有Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器等。
其中，Nd:YAG激光器的工作波长为1064纳米，是目前应用最广泛的固体激光器之一，可用于切割、焊接、标记等工业应用；Nd:YVO4激光器的工作波长为1064纳米，它具有更高的光转换效率和更窄的线宽，适用于高精度的激光加工和科学研究等领域。
三、半导体激光器半导体激光器是利用半导体材料中的电子和空穴复合产生激光的装置。
半导体激光器具有体积小、功耗低和价格便宜等优点，广泛应用于通信、显示和医疗等领域。
根据结构和工作方式的不同，半导体激光器可以分为激光二极管、垂直腔面发射激光器（VCSEL）等。
激光二极管是最常见的半导体激光器，其工作波长范围广泛，可从红外到可见光，适用于光存储、医疗和传感等应用；VCSEL是一种垂直发射的半导体激光器，具有窄的光谱线宽和高的发射功率，主要用于光通信和3D成像等领域。
四、光纤激光器光纤激光器是利用光纤中的增益介质来放大激光的装置。
光纤激光器具有体积小、可靠性高和抗干扰能力强等优点，广泛应用于通信、材料加工和医疗等领域。
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■它具有一定的焦深，可以使激光打标机在一定曲面上 进行打标。 ■每一种聚焦镜有各自的焦距，对应不同的打标范围，
各镜头最大的打标范围如下表：
焦距(mm) 100 160 210 254 420
最大打标范围(mm) 50*50 100*100 130*130
160＊160 300＊300
谢谢！
LD
Nd:YAG
端面泵浦固体激光器
LD
光纤激光器
Nd:YAG Nd:YVO4
LD
Yb:YLP
CO2激光器
全反镜 Q头
+
反射腔
小孔 半反镜
-
YAG灯泵浦固体激光器
全反镜
Q头
泵浦头
小孔 半反镜
侧面泵浦激光器
光纤
准直聚焦系统 全反镜 激光晶体 Q头 半反镜
激光二极管（LD）
端面泵浦激光器
激光器Байду номын сангаас应用及分类
按工作物质的性质分类 气体激光器 CO2 、He-Ne 液体激光器 液体染料 固体激光器 Nd:YAG、Nd:YVO4、
Yb:YLP
按工作方式区分 可分为连续型和脉冲型等
激光打标机常用激光器
YAG灯泵浦固体激光器
氪灯
Nd:YAG
侧面泵浦固体激光器
我们可以把Q驱比喻为拦河坝的大闸，Q驱有高频信号提供给Q头的 时候，相当于闸门放下，无水流通过，存储水量，水位上升（即锁 光）。当Q驱撤消高频信号的时候，即闸门打开，存储的大量能量释 放。
存储的能量在短时间内释放，产生的能量级是调Q前的千倍甚至万倍 以上。
重复锁光、释放这个过程，使我们能得到激光器连续输出的巨能量脉 冲 。而重复这个过程的周期足够短，使我们直观得到调Q后的激光是 不间断的
QS27-4S-B-XXn
QS： Q-Switch 缩写 27 ：声光驱动射频频率 MHz ： 4 通光孔径 1.6 2 3 4 5 6.5 8 mm S ：超声波模式 C 偏振 S非偏振 D正交 B ：水接头形式 S B R
XXn：厂家特殊定义的符合
AT1 公制螺纹 未指名 英制螺纹
小孔光阑
为了得到模式较好的低阶模光斑，有效提 高激光稳定性，可以在腔内光路上增加一 个小孔光阑，起限模作用，扼制高阶模振 荡，从而得到模式较好的低阶模光斑，使 激光能量更集中，有利于打标，但增加了 小孔光阑却会降低激光器的输出功率。
放出激光，将激光能量放大后就形成对材 料加工的激光束。
CO2激光器
激光器 灯泵浦 侧面泵浦 端面泵浦
泵浦源
氪灯 泵浦头 LD
工作物质 光学共振腔 其他元件
Nd:YAG Nd:YAG Nd:YVO4
全反镜
半反镜
Q开关 小孔光阑
Nd:YAG
Nd:YVO4
泵浦源内部
泵浦头
加长分离镀金腔
全、半反镜片
扩束镜
●是能改变激光光束直径大小和发散角的镜头组件。
从激光器射出的激光往往具有一定的发散角，对于激 光加工来说，只有通过扩束镜的调节使激光光束变为 准直（平行）光束，才能利用聚焦镜获得细小的高功 率密度光斑；另一个作用是把经过它的激光光斑扩大，
也同样利于聚焦到更小的激光光斑。
F-θ聚焦镜
F-θ聚焦镜
作用： 1.提供正反馈 2.选模
全反镜 半反镜
反射率一般 大于99.5% 反射率 40%~98%
Q开关
振荡腔内存储的能量 Q=
振荡腔内损耗的能量
声光Q 开关工作原理
声光Q 开关是利用声光相互作用以控制光腔损耗的Q 开关技术。声光 调Q 是通过电声转换形成超声波使调制介质折射率发生周期性变化, 对入射光起衍射作用, 使之发生衍射损耗,Q 值下降, 激光振荡不能形 成。在光泵激励下其上能级反转粒子数不断积累并达到饱和值, 之后 突然撤除超声场, 衍射效应立即消失, 腔内Q 值猛增, 激光振荡迅速恢 复, 其能量以巨脉冲形式输出。
侧面泵浦和端面泵浦的区别
泵浦光
泵浦光
激光
主要是泵浦方向的差别
光纤
耦合系统 全反镜 Yb:YLP 半反镜
激光二极管（LD）
光纤激光器
CO2激光器是远红外光频段波长为10.6 μm的气体激光器，采用CO2气体充入放电 管作为产生激光的介质，当在电极上加高 电压，放电管中产生辉光放电（稀薄气体 中的自激导电现象 ），就可使气体分子释