1.2.典型激光光源
激光的基本原理及其特性
物理与电子工程学院
《激光原理与技术》
•光的放大作用的大小通常用放大 光的放大作用的大小通常用放大 增益）系数G来描述。 （增益）系数G来描述。P8!
I ( z)
I (l ) I + dI I
dI = G ( z ) I ( z )dz
原子数按能级分布
热平衡时， 热平衡时，单位体积内处于各个能级上的原子数分布
玻尔兹曼分布律: 玻尔兹曼分布律:
N2 −( E2 −E1 ) kT =e N1
E E2 E1 N1 N2 N
高 能 级 低 能 级
物理与电子工程学院
《激光原理与技术》
§1.2.1 二能级系统的三种跃迁
3-01光源、光波叠加.exe
3、光子简并度与激光的强度 、
激光的强度： 激光的强度：
I = cωv= nchv /η
光子简并度越大， 光子简并度越大，同一光子态的光的能量越大 激光的简并度是很高的， 激光的简并度是很高的，如He—Ne激光器 激光器
n = 4×10 ×
11
对于普通光源到目前为止还没有发现 n > 1 的
光源亮度是指光源单位发光表面在单位时间内沿 单位立体角所发射的能量 普通光源的亮度，太阳表面的亮度比蜡烛大30万 普通光源的亮度，太阳表面的亮度比蜡烛大30万 30 比白炽灯大几百倍。 倍，比白炽灯大几百倍。 普通的激光器的输出亮度， 普通的激光器的输出亮度，比太阳表面的亮度大 10亿倍 亿倍。 10亿倍。 激光器的输出功率并不一定很高， 激光器的输出功率并不一定很高，但由于光束很 光脉冲窄，光功率密度却非常大。 细，光脉冲窄，光功率密度却非常大。
∴ B21 · ρ (ν21) · N1 >> B12 · ρ (ν21) · N2
常用光源的种类特点及应用
常用光源的种类特点及应用常用光源种类及特点:1.白炽灯：特点：白炽灯是一种最常见的传统光源，通过加热钨丝来产生热辐射，产生明亮的黄色光线。
应用：广泛用于家庭和商业照明。
2.荧光灯：特点：荧光灯通过荧光粉吸收紫外光来产生可见光，其能效比较高，寿命较长。
应用：广泛用于办公室、学校和商业场所的照明。
3.汞灯：特点：汞灯是一种高压气体放电灯，通过充入汞蒸汽来产生明亮的蓝色或紫色光线。
应用：常用于室外照明、道路照明和舞台照明等。
4.钠灯：特点：钠灯是一种含有钠蒸汽的高压气体放电灯，产生出橙黄色的光线。
应用：常用于路灯、室内和室外照明。
5.LED灯：特点：LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，能够直接将电能转化为可见光，具有高能效、长寿命和颜色可调性等特点。
应用：广泛用于家庭、商业和室外照明、显示屏、汽车照明等。
6.激光器：特点：激光器通过受激辐射产生高强度、单色和相干的光，具有高能量密度和方向性好的特点。
应用：广泛应用于医疗、测量、通信、工业加工、研究和娱乐等领域。
7.红外线灯：特点：红外线灯主要发射红外线辐射，不可见于人眼，但可被感应器和红外线摄像机接收。
应用：广泛用于红外测温、安防监控、军事侦察等领域。
8.紫外线灯：特点：紫外线灯主要发射紫外线辐射，可用于杀菌、荧光检测、紫外成像等应用。
应用：广泛用于医疗、消毒、水处理、杀虫器和科研实验室等领域。
1.家庭照明：白炽灯、荧光灯和LED灯是家庭照明中常用的光源。
白炽灯和荧光灯适用于一般的照明需求，而LED灯能够提供节能和颜色可调的照明效果。
2.商业照明：荧光灯和LED灯在商业场所中被广泛使用，因为它们具有高能效和较长的使用寿命。
商场、办公场所、餐厅、酒店和办公室都采用这些光源来提供整体照明。
3.室外照明：汞灯、钠灯和LED灯常用于室外照明。
汞灯和钠灯适用于路灯和室外广告牌照明，而LED灯则被广泛应用于室外景观照明和大型建筑外观照明。
常用的光源品种
1．热辐射光源白炽灯是第一代电光源，它是使电流通过灯丝将灯丝加热到白炽状态，从而发出可见光的。
卤钨灯也属于热辐射光源。
这类光源的发光效率比较低(每W只发出6．5～20．0 lm 的光通量)，光色偏黄，工作中产生的热量很高，比较费电，寿命也比较短。
虽然在不断改进．但仍存在上述缺点。
白炽灯适用于家居、旅馆、饭店，还可用作艺术照明和信号照明；高色温的白炽灯可用于舞台与电视照明、电影放映和摄影等。
由于白炽灯产生高温，因此不可将其靠近易燃物。
由于卤钨灯的内部充以卤族元素，克服了白炽灯泡易黑化的现象，减少了光通量的损失，使光源寿命有所加长(是白炽灯的1．5～2．0倍)，光色与显色性也都有所改善。
其中溴钨灯与碘钨灯的性能比较好。
卤钨灯一般分为管形卤钨灯(分单端和双端)、PAR灯和MR型卤钨灯3种。
双端管形卤钨灯可用于展示空间的泛光照明和一般照明。
单端管形卤钨灯可用于橱窗或展示照明等需要控制光束的场合。
单端和双端卤钨灯都可以采用红外反射膜来提高发光效率。
由于使用了红外反射膜使卤钨灯的红外辐射大大减少，因此不但在很大程度上保护了被照明对象，而且还使卤钨灯的发光效率提高了15％-20％。
PAR灯(Parabolic A1uminized Reflector)的字面意思是“抛物线镀铝反射灯”。
卤钨PAR 灯的效率比普通PAR灯的效率高，可节约电能40％左右。
这种灯可广泛用于橱窗、展厅等处的照明。
MR型卤钨灯的全称是“冷反射定向照明卤钨灯”，也叫“冷光杯”。
它是低电压型。
的(一般为12 V)灯具，由灯泡和反射镜封在一起构成。
它的抛物面是由玻璃压制而成的．内表面涂了很多层介质膜，这些层介质膜能反射可见光，透射红外光。
因此，可见光被反射到需要照明的物体上，而所发射的红外线绝大部分被反射镜滤掉了。
所以，在被照物体的表面上几乎没有红外辐射，因此MR型卤钨灯的俗称是“冷光束卤钨灯”。
一般照明用的卤钨灯的色温为2 800—3 200 K，与普通白炽灯相比，光色更白一些，色调也稍冷一点。
典型激光器介绍大全(精华版)
2
M 2 1, 越小光束质量越好
激光的偏振特性 偏振性主要取决于工作物质
各向同性介质在应力及热效应作用下导致应力
双折射，激光输出具有部分偏振特性。
在谐振腔中有偏振元件，激光输出也会具有偏
振性
B、固体工作物质
1、端面泵浦
2、侧面泵浦
3、基于内反射的泵浦构型
3、泵浦耦合技术
B、耦合光学系统 聚光腔
聚光腔材料选择
3、泵浦耦合技术 B、耦合光学系统
• 金属：铝——轻型系统 铜——热膨胀系数小，导热率高 不锈钢——不生锈，光洁度高，热导率低 • 玻璃：易碎，导热性差，不生锈，耐腐蚀 • 陶瓷：易碎，导热性差，不生锈，耐腐蚀
（4）连续波可调谐钛蓝宝石激光器
3900S CW Tunable Ti:sapphire Laser
The high-performance, tunable, solid state IR laser
输出波长从675到1100nm 由Ar laser或LD泵浦532nm激光器泵浦 TEM00输出功率可达3.5W cw
42
CO2激光器
> 1 atm 一定压力的CO2, N2, He混合的气体分子激光器 波长 9-11um，最常见10.6um 效率高，功率范围大（几瓦~几万瓦） 光束质量好 运行方式多样，结构多样
CO2激光器中，加入其中的氦有利于激光下能级
抽空。氮气加入主要在CO2激光器中起能量传递作
工作原理dyelaseroutputcurvesofsomecommonlaserdyes自由电子穿过磁场产生自发辐射自由电子跟光场的能量转移自由电子的群聚光波长尺度小团产生相干辐射4自由电子激光器杰斐逊实验室自由电子激光器第一个自由电子激光器irdemo于1999年8月调试完毕北京自由电子激光装置bfel是一台基于30mev电子直线射频加速器驱动用热阴极微波电子枪和a铁作为注入器用平面型永磁扭摆铁和光学谐振腔作为光电互作用装置的低增益中远红外719mm自由电子激光器
大族激光产品简介_2022年学习资料
1.2.-4激光器的种类-1、固体激光-般讲，固体激光器具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大的特交破器的 工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入少量激活离游府的有谲锦石溜-石YAG晶体中掺入三价钕离子的激 器，它发射1060nm的近红外激光.。固体激光-器一般连续功率可达100W以上。-2、半导体激光器-半导体 光器是以半导体材料作为工作介质的。目前较成熟的是砷化镓激光器，发射-840m的激光。这种激光器体积小、质量 、寿命长、结构简单而坚固，特别适于在飞-机、车辆、宇宙飞船上用。-3、气体激光器-气体激光器具有结构简单、 价低，操作方便，工作介质均匀，光束质量好，以及能长-时间较稳定地连续工作的有点。这也是目前品种最多、应用广 的一类激光器，占有市-场达60%左右。其中，氦一氖激光器是最常用的一种。-4、液体激光器-常用的是染料激光 ，采用有机染料最为工作介质。大多数情况是把有机染料溶于溶剂-中（乙醇、丙酮、水等中使用，也有以蒸气状态工作 。利用不同染料可获得不同波-长激光（在可见光范围）。染料激光器一般使用激光作泵浦源，例如常用的有氩离子激器等。液体激光器工作原理比较复杂。输出波长连续可调，且覆盖面宽是它的优点，-使它也得到广泛应用。
二十一世纪的四大发明-体、-计算机、原子能、激器-发达国家为在全球竞争环境中点据世界信息技术的领先地位和主 动权，纷纷加紧实施激光产业发展计划。-美国的“激光核聚变计划”-德国的“2001行动计划”，建立9个国家级 光中心-英国的“阿维尔计划”-日本的“激光研究5年计划”-韩国政府2001年投入7.3亿美元，建立激光工程 究所，成为全球-七大激光研究所之一。-中国国家级战略性科技计划“火炬计划”、“863计划”-支持激-光产业 发展。-这些项目的实施，有效推动了全球激光产业进入高速发展阶段。
第二章 氦氖激光器
He（23S1、21S0）与Ne（2S、3S）能量非常接近， 很容易发生碰撞能量转移，且都是亚稳态，原子辐 射寿命较长，电子碰撞截面大，有利于选择激发Ne 到（2S、3S）能级。 He对Ne的选择性激发比电子直接碰撞激发的概大， Ne（3S2）对He共振能量转移激发依赖最大。可以认
为Ne（3S2）上的粒子是由He（21S0）能量转移激发。
2013-7-5
激光器件原理与设计
14
第二章 氦氖激光器
在电流逐渐增大、电子密度增 强的过程中，激光上能级的粒 子最初呈线性增长。随着电子 碰撞消激发加剧，粒子增长速
度减缓，最后达到饱和状态。
而激光下能级的粒子在此过程 中始终保持着线性增长的关系，
故而使粒子数反转值在某一放
电电流条件下，出现最大值。 从图中可看到，随放电电流变 化，增益 存在一个最佳值
2013-7-5
激光器件原理与设计
17
第二章 氦氖激光器
2.增益分布：增益沿放电管轴向分布均匀，径向分布不均匀
影响因素：放电电流、总气压和气体混合 比。 随电流增大，管轴中心出现增益饱和并下 降；电流继续增大，管壁附近出现增益下 降。 在一定电流下，气压增大，管轴中心出现 增益饱和并下降。这是因中心处Ne(1s)粒 子在气压较大时不易扩散到管壁碰撞弛豫， 导致Δ N减小，增益下降。 Ne增多，增益下降且径向分布加宽。
2013-7-5 激光器件原理与设计 1
第二章 氦氖激光器
(3) 输出稳定：功率稳定性达到30秒内的误差为0.005%, 十分钟内的误差为0.015％。 (4) 可见光输出。 适用于：精密测量、检测、准直、导向、水中照明、信息 处理、医疗等 。 1.2.1 He-Ne激光器工作原理 一、He-Ne激光器工作物质能级特点 He-Ne激光器是混合气体器件，Ne为产生激光的物质， He是辅助气体，用来提高Ne泵浦效率 。
常见光源种类范文
常见光源种类范文常见的光源种类有：1.白炽灯泡：白炽灯泡是一种传统的光源，其发光原理是通过通电加热灯丝，使其发出热辐射和可见光。
然而，白炽灯泡的能效很低，因为大部分电能被转化为热能而不是光能。
2.荧光灯：荧光灯是一种使用电激发气体放电来产生可见光的光源。
它的发光原理是通过电流使荧光灯管内的汞蒸气产生紫外线，并激发荧光粉发出可见光。
相比于白炽灯泡，荧光灯的能效较高，寿命较长。
3. LED灯：LED（Light Emitting Diode）灯是一种半导体发光器件，通过电流通过半导体材料产生光。
LED灯具有能效高、寿命长、耐震动、体积小等优点。
随着技术的发展，LED灯已经成为照明领域的主流光源。
4.高压钠灯：高压钠灯是一种利用钠原子霓虹光发射的光源。
它的发光原理是通过电流使钠蒸气放电，产生黄色的光。
高压钠灯的能效很高，且具有很强的透射性，通常用于室外照明、道路照明等。
5.氙灯：氙灯是一种利用氙气发出强烈白光的光源。
它的发光原理是通过电流使氙气放电，产生紫外线，然后通过荧光粉转化为可见光。
氙灯的光效较高，被广泛应用于汽车大灯、舞台照明等领域。
6.汞灯：汞灯是一种利用汞蒸汽产生紫外线然后通过荧光粉转化为可见光的光源。
因为含有有毒的汞，汞灯的使用受到限制，主要应用于特殊照明场合。
7.氙氙灯：氙灯是一种利用氙气和其他稀有气体产生强光的光源。
它的发光原理是通过电流使氙气放电，产生高亮度的白光。
氙灯在汽车大灯和投影仪等领域有着重要的应用。
8.日光灯：日光灯是一种模拟自然光的光源。
它的发光原理是通过电流产生紫外线，然后通过荧光粉转化为可见光。
日光灯的光谱较为均匀，能够提供比较逼真的光照效果。
9.卤素灯：卤素灯是一种利用卤素元素产生光的光源。
它的发光原理是通过电流使卤素蒸汽放电，产生高亮度的白光。
卤素灯具有较长的寿命和较高的能效，通常用于舞台照明、展览厅照明等场合。
10.LD（激光二极管）：LD是一种利用激光的电子设备。
12典型激光光源汇总
光的基础知识及发光源
§1.4 典型激光器
激光器是光电子技术领域最主要的器件
激光器种类繁多，一般有如下分类方式
分类标准 工作物质
•固体
•气体
分
类
•液体 •半导体
•自由电子
激励方式
•光激励 •电激励 •热激励 •化学激励 •核激励
工作方式
•连续 •脉冲
激光波长
•红外 •可见光 •紫外 •X射线 •毫米波（THz） •γ射线
易于产生粒子数 反转和受激发射
窄的荧光谱线
§1.4.1 固体激光器
激励方式：光泵激励
气体放电灯激励
• 效率较低
非相干光源
半导体激光器激励
• 提高了效率
波长可以与工作物质匹配
• 小型化、质量轻、全固体化、寿命长
§1.4.1 固体激光器
典型的固体激光器
红宝石激光器 钕激光器
钛宝石激光器
高功率、大能量、小体积
数十厘米 毫瓦量级 1~2m 数十毫瓦
工作物质
He、Ne混合气体（质量比He:Ne=1:10）
Ne是激活粒子；He是辅助气体，用作对Ne原子的共振 激发能量转移，以提高泵浦效率
He-Ne激光器
工作能级 632.8nm谱线和3390nm谱线有相同的激光上能级，因
而存在强烈电的竞争，可以通过如下手段来抑制3390nm 的模式，得子碰到632.8nm共 振的激光输出
§1.4.2 气体激光器
激励方式
最为常见的泵浦方式
气体放电泵浦
其它：化学泵浦、热泵浦、核泵浦
§1.4.2 气体激光器
典型的气体激光器
He-Ne激光器 氩离子激光器
CO2激光器
补充：铜蒸气激光器
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1~2m
数十毫瓦
内腔式、半内腔式、外腔式
工作物质
He、Ne混合气体（质量比He:Ne=1:10） Ne是激活粒子；He是辅助气体，用作对Ne原子的共振 激发能量转移，以提高泵浦效率
He-Ne激光器 工作能级
632.8nm谱线和3390nm谱线有相同的激光上能级，因
§1.4.1 固体激光器
激励方式：光泵激励 气体放电灯激励
• 效率较低
非相干光源
半导体激光器激励
波长可以与工作物质匹配 • 提高了效率 • 小型化、质量轻、全固体化、寿命长
§1.4.1 固体激光器
典型的固体激光器
红宝石激光器 钕激光器 钛宝石激光器
高功率、大能量、小体积
红宝石激光器 最早研制成功的激光器
应用 输出波长632.8nm、1150nm、3390nm
外科医疗、激光美容 建筑测量、准直指示 由谐振腔介质膜反射镜的波长 选择特性决定哪个模式先起振
照排印刷、激光陀螺等
He—Ne激光器用作实验准直
He-Ne激光器
基本结构
放电管、电极、谐振腔
• 放电管的长度决定了其输出功率
氩离子激光器
典型的离子气体激光器（1964年）
可见光波段连续输出功率最高的激光器
可以有35条以上谱线，其中
25条是波长在408.9～686.1nm范围的可见光 10条以上是275～363.8nm范围的紫外辐射 以488.0nm和514.5nm的两条谱线为最强
应用
医疗：眼疾治疗、血细胞计数
应用
光纤通信、传感、光盘记录存储、光互联、激光打印和印刷、激 光分子光谱学、固体激光器泵浦源等
研究领域
光学测量、机器人、自动控制、医疗、原子分子物理，高效单色
光源
§1.4.4 半导体激光器
半导体激光器最大的缺点是
激光性能受温度影响大，光束的发散角较大(一般在几
度到20度之间)，所以在方向性、单色性和相干性等方
• 以CO2激光器为代表，因红外波长激光的热效应高，故多用于 激光刀、医疗、机械加工方面，还用于测距、通信等
准分子气体激光器
• 工作物质由惰性气体（氖、氩、氪、氙等）和卤族元素（氟、
氯、溴等）组成
• 主要应用在材料加工、医疗、照相平版印刷、染料激光泵浦等 领域
当 两种元素的原子被高能量的电脉冲激励时， 两种元素的 原子在瞬态结合成的准分子的能级间跃迁产生的受激发光。 发光后，分子很快分解成原子。发光都在紫外波段。
分
§1.4 典型激光器
这一部分按照工作物质的分类方式，主要
介绍一些常见激光器的主要特点。
1 2 3 4
固体激光器
气体激光器
液体激光器
半导体激光器
§1.4.1 固体激光器
工作物质 绝缘晶体或玻璃 掺入少量的活性粒子 •过渡金属离子 掺杂浓度 1025~1026/m3 •稀土离子 特点 宽的有效吸收光谱带 高的荧光效率 易于产生粒子数 反转和受激发射 长的荧光寿命 窄的荧光谱线
钕激光器
工作物质 两类：
• 掺钕钇铝石榴石晶体（Nd3+:YAG） • 钕玻璃：在光学玻璃中掺入适量Nd2O3（质量比
1%~5%）
这两种物质的激活离子都是Nd3+，但是它们的
能级对应的能量和宽度略有差异
工作能级
Hale Waihona Puke 钕激光器中心波长：
920nm，1060nm，1370nm
Nd3+在玻璃中的部分能级图
而存在强烈的竞争，可以通过如下手段来抑制 3390nm 电
子 共 的模式，得到 的激光输出 碰 632.8nm 振 撞 能 激 • 借助腔内棱镜色散使3390nm 模式不能起振 量 励
转 • 在腔内插入对3390nm辐射产生强烈吸收的元件（如甲烷吸收 移 盒） • 借助轴向非均匀磁场使3390nm谱线线宽增加，从而使其增益 下降
§1.4.2 气体激光器
目前种类最多、波长分布区域最宽、应用 最广的一类激光器 工作物质 原子气体、离子气体、
气体或金属蒸气 特点
分子气体、准分子气体
• 光学均匀性好 • 谱线宽度远小于固体
方向性好、单色性好
缺点
• 激活粒子密度小
激光器体积大
气体激光器分类
按照气体的类型又可分为四类
可以在很宽的范围内连续调谐
染料分子的运动包括
自旋禁戒跃迁 每个电子能级都有一组振 —转能级 T1、2寿命极长 基态
• 电子运动、原子间的相对振动、染料分子的转动 在紫外和可见光区有较强的吸收
由于无规则热运动，振—转能级被展宽
染料激光器—工作方式
工作方式
脉冲染料激光器
• 闪光灯泵浦 • 激光器泵浦
赫
当前水平一个脉冲的能量为1毫焦左右
平均功率可达100瓦，而峰值功率则高达100千瓦
工作物质
金属铜原子蒸气 还有金属离子蒸气激光器，如 He-Ce+激光器
补充：铜蒸气激光器
工作能级
• 依靠电子的直接碰
撞激发实现粒子数
反转
§1.4.3 液体激光器
以液体为工作物质
有机染料溶液
• 溶于一定溶剂的有机染料 • 有机染料是一种有机化合物，有复杂的大分子系统
钛宝石激光器
可调谐固体激光器 输出波长在660nm~1180nm连续可调 应用 可用作光通信的信号源 可用于诊疗肿瘤 可制作自锁模的超短脉冲激光器ps、fs
钛宝石激光器
工作物质 Ti3+:Al2O3：少量Ti3+（约1.2%）取代了Al2O3 中的Al3+， Ti3+为激活粒子 工作能级
• 共振能量转移
– 基态N2分子和电子碰撞后跃迁到高振动能级 – 基态CO2分子与高振动能级的N2分子发生非弹性碰撞后跃 迁到激光上能级
共振能量转移的概率 最大，作用也最显著
CO2激光器
CO2激光器分类
封离型CO2激光器
纵向慢流CO2激光器
纵向快流CO2激光器 横向流动CO2激光器 横向激励大气压CO2激光器 气动CO2激光器 波导CO2激光器
§1.4.2 气体激光器
激励方式
气体放电泵浦 其它：化学泵浦、热泵浦、核泵浦
最为常见的泵浦方式
§1.4.2 气体激光器
典型的气体激光器
He-Ne激光器
氩离子激光器
CO2激光器
补充：铜蒸气激光器
He-Ne激光器 典型的原子气体激光器
最早（1961年）出现也是最为常见的气体激光器
频率最稳定，单色性、相干性最好
面较差
§1.4.4.1 有关半导体的基础知识
电子公有化运动
半导体晶体中，由于原子间的相互作用，电子 不再为个别原子所有，而是为整个晶体中所有 原子所共有的现象
原子能级分裂为能带（N个原子→N个子能级）
禁带Eg：与材料、温度有关
§1.4.4.1 有关半导体的基础知识
医疗上可用于多种外科手术
用于各种材料加工，如打孔、点焊、激光标刻及集成电路中厚膜、 薄膜电路的加工制造、冗余修复等
军事应用：激光测距机、目标指示器和激光雷达
大型激光系统可用于惯性约束核聚变 倍频后的绿光和紫外辐射可作为可调谐染料激光器的理想泵浦源 将高功率激光束聚焦到靶上产生的高温等离子体可辐射X射线和 软X射线
连续染料激光器 波长调谐
• • • • 光栅 棱镜 F－P 双折射滤光片
染料激光器的前景
固体掺钛蓝宝石可调谐激光器出现后，基本上取代了染料
激光器 不过，染料激光器具有很高的增益，可以获得很窄的线宽 由于染料激光器可以在很宽的波段实现振荡，因而它的锁 模运转具有很大的吸引力，目前利用对撞锁模技术已把染 料激光器的脉冲宽度压缩到了10-15s量级
最重要、最普遍采用的
含有稀土金属离子的无机化合物溶液
染料激光器
主要特点
1. 波长连续可调 2. 谱线宽度窄、增益高、均匀性好 3. 光谱分辨率高 4. 制备容易、价格低 5. 稳定性差，染料寿命短
染料激光器—工作原理
工作原理
S0→S1、S2
分子碰撞
T1、T2
S0
寿命 稍长
设法减少“系际交叉”效应
低气压脉冲放电时，一步过程占主导
• 级联过程
气压较高、电流密度较大时，两步过
程占主导
氩离子激光器
基本结构
Ar+激光器的激发机理，决定了它有三个主要 特征
• 工作气压低
保证管内电子具有高的能量
• 采用弧光放电激励，增加管内电离和激发过程，提
高管内电子密度
保证有足够的激光上能级粒子 保证激光下能级粒子排空
钕激光器
两种钕激光器特点比较
Nd3+:YAG
• 阈值低，效率高，晶体使用寿命长 • 导热率远比玻璃好，可以制成连续波输出的激光器，也 可以制成重复率较高的脉冲激光器 • 光束质量也很好，几乎是所有固体激光器中应用最广泛 的一种
钕玻璃
• 钕玻璃易于加工，价格低廉，可以制成很大尺寸的钕玻 璃棒，获得极大的能量输出
第1章
光的基础知识及发光源
§1.4 典型激光器
激光器是光电子技术领域最主要的器件
激光器种类繁多，一般有如下分类方式
分类标准 工作物质 激励方式 •光激励 •电激励 •热激励 •化学激励 •核激励 工作方式 •连续 •脉冲 激光波长 •红外 •可见光 •紫外 •X射线 •毫米波（THz） •γ射线 •固体 •气体 •液体 类 •半导体 •自由电子
• 放电管径细
结构示意图
CO2激光器
典型的分子气体激光器（1964年）
能量转换效率高、输出功率大