常用激光光学元器件介绍
常见激光器结构及器件功能介绍
例如：DRACO-11D30-L
该型号代表的激光器型号是： 1064nm波长、Nd:YVO4晶体、双二极管泵浦、
30W激光管、长脉宽
只需根据型号，便可知该激光器大致参数，便于 对不同的应用选择不同激光器
各型号激光器参数
型号
参数 激光波长 光束质量M2 最大输出功率 激光脉宽范围
DRACO-11D30-L DRACO-11D30 DRACO-11D40 DRACO-12D30-L DRACO-51D30 DRACO-51D40 DRACO-51S40 DRACO-11S40 DRACO-52D30-S
调Q即开关， 声光调Q：超声波衍射光栅 电光调Q：旋转偏振方向 机械调Q：…
Q开关
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
分类
腔内倍频
Q
LBO Nd:YVO4
腔外倍频
Q
Nd:YVO4
LBO
打 C标O2机激光用器到，的新激锐、光相器干、自制
YAG灯泵浦固体激光器
kr lamp Nd:YAG rod
侧面泵浦固体激光器
LD
Nd:YAG rod
端面泵浦固体激光器
LD Nd:YAG Nd:YVO4 光纤激光器 IPG ,SPI
4、多参量的输出 复杂的、高要求的应用需要针对性强的激光输出参 量。 “DRACO”作为一个激光器平台，通过多重冗余 设计，可实现不同激光波长、不同激光功率、不同激 光脉宽等的组合输出，最大限度满足各个行业应用的 需要。
光学模组原材料
光学模组原材料光学模组的原材料包括多种类型，具体如下：1. 光学元器件：这是光学模组中不可或缺的组成部分，主要用于将激光器发出的光束聚焦并导入光纤中。
目前常用的光学元器件有透镜、滤波器、偏振器和耦合器等。
透镜一般采用石英或玻璃制成，滤波器可以选择多种不同的材料，如硅、硅氧化物等。
偏振器一般采用铌酸锂或硅等材料制成，而耦合器则一般采用高纯度光学玻璃材料。
2. 半导体激光器：这是光模块的核心组成部分，主要通过注入电流的方式来激发半导体材料，使其产生激光。
其材料主要包括镓砷化物、硒化锌等，其中镓砷化物半导体激光器是目前最常用的一种。
3. Pin光电二极管：主要用于接收光信号，并将其转化为电信号输出。
它的主要材料是硅、锗、砷化镓等，其中硅光电二极管因其价格便宜、能在广泛的波长范围内工作，被广泛应用。
4. 反射片：一种能够通过其背面产生反射的透明片，其表面缺陷少、平整度高、高反射率（98%）、热稳定性好。
5. 量子点膜：能将大约三分之二由背光源发出的蓝色光转化为纯正的红光和绿光，进而混合蓝光形成高质量的白光，实现了显示器的高色域覆盖，还原了色彩。
6. 扩散片：由三层结构组成，包括最下层的抗刮伤层，中间的透明PET基材层和最上层的扩散层。
扩散片是指在PET基材上，通过精密涂布的方法，把光学胶水固化成预先设计的光学结构扩散层，使光线透过扩散涂层产生漫射，让光的分布均匀化，将点光源或线光源转换成面光源的新型高性能光学材料。
7. 增光片：一种新型高性能光学薄膜，由于其外表微观棱镜阵列结构这一特性。
此外，光模块的材料还包括驱动电路等其他组件。
这些原材料的特性和质量对光学模组的性能和效果有着至关重要的影响。
光学元器件分类
光学元器件分类光学元器件是光学系统中的重要组成部分，广泛应用于光通信、光电子技术、光学传感器等领域。
按照其功能和特性的不同，光学元器件可以分为几大类。
一、光源类光源是光学系统中产生光的装置，常见的光源包括激光器、LED、激光二极管等。
其中，激光器是一种将电能转化为光能的器件，具有高亮度、高单色性和方向性好的特点，广泛应用于光通信、材料加工、医疗美容等领域。
LED作为一种半导体光源，具有体积小、寿命长、能耗低等优点，在照明、显示、信息传输等方面有着广泛的应用。
二、光学透镜类光学透镜是光学系统中最常见的元器件之一，主要用于光线的聚焦和分散。
根据透镜的形状和功能，可以分为凸透镜和凹透镜。
凸透镜可以使光线会聚，常用于放大物体、成像等应用；凹透镜则可以使光线发散，常用于矫正近视眼镜、分散光线等应用。
透镜在光学系统中起到了至关重要的作用，能够改变光线的传播方向和光线的特性，使其成为光学系统中不可或缺的元素。
三、光学滤波器类光学滤波器是一种能够选择性地透过或反射特定波长的光的器件。
根据其工作原理和结构特点，光学滤波器主要分为吸收滤光器、干涉滤光器和衍射滤光器。
吸收滤光器通过选择性吸收特定波长的光来实现滤波效果，常用于光学系统中的滤光片、滤光镜等元件；干涉滤光器则是利用薄膜的干涉效应来实现滤光功能，广泛应用于光学仪器中的滤光器、分光镜等元件；衍射滤光器则是利用衍射原理实现滤光效果，常用于光学显微镜中的滤光镜、彩色滤光片等元件。
四、光学分束器类光学分束器是一种能够将入射光线按照一定比例分割成多个光束的元器件。
常见的光学分束器包括分光镜、棱镜和光栅等。
分光镜是利用光的反射和折射原理，将入射光线分割成反射光和透射光的元件，常用于光学系统中的光路分割和信号检测等应用；棱镜是利用光的色散效应，将入射光线按照波长分割成不同的光束，常用于光谱仪、分光计等光学仪器中；光栅则是利用光的衍射效应，将入射光线按照一定的角度分割成多个光束，常用于激光干涉仪、光栅光谱仪等应用。
半导体激光元器件
半导体激光元器件，也称为半导体激光模块或半导体激光模组，是成熟较早、进展较快的一类激光器。
以下是关于半导体激光元器件的一些主要特点和应用：
1、特点：
波长范围宽。
制作简单、成本低、易于大量生产。
体积小、重量轻、寿命长。
品种发展快，应用范围广，已超过300种。
应用：
2、激光测距。
激光雷达。
引燃引爆。
检测仪器。
在整个光电子学领域有广泛应用，特别是Gb局域网，其中850nm波长的半导体激光模块适用于1Gh/s局域网，而1300nm-1550nm波长的半导体激光模块适用于1OGb局域网系统。
此外，半导体光学器件还包括半导体二极管和半导体激光器等。
其中，半导体二极管属于PN节结构，发光光谱为人眼可见的范围，部分红外波段的二极管也纳入其行列。
而半导体激光器则更为复杂，是各种激光设备的核心部件。
总之，半导体激光元器件在多个领域都有广泛应用，并持续推动着激光相关领域的进步与发展。
第一章 激光器件概论p
第一章 激光器件概论1.1 激光器件的分类自从1960年梅曼(Maiman)制成世界第一台红宝石激光器到目前为止，已有不下几千种物质中获得了激光发射。
激光的单脉冲能量和功率，分别达到几十万焦耳和千太瓦（1012瓦 ），连续输出功率已达到几万瓦以上。
超短脉冲的宽度可压缩至几百阿秒量级。
各种激光器虽然在结构和运转方式上各不相同，但基本上都由三个部分组成：1、工作物质：它是实现粒子数反转并产生激光的物质基础和场所；2、激励系统： 激光系统能源的供应者，并以一定方式促成激光工作物质处于粒子数反转状态；3、光学谐振器：它的作用一是提供光学反馈的条件，再则是选择和限制激光器的振荡波型和光束输出特性。
激光器的分类方式很多，按工作物质划分，可分为：固体、气体、液体、半导体、化学、自由电子、X 射线和物质波（原子）激光器等八种。
按运转方式划分，可分为：连续式运转激光器、单脉冲式运转激光器、重复频率式运转激光器、Q突变式运转激光器、波型（模式）可控式运转激光器等。
波型（模式）可控式运转激光器包括：单波型（选纵模、选横模）激光器 、稳频激光器、锁模激光器、变频激光器等。
按激励方式划分，可分为：光泵式激光器(泵浦灯激励和激光激励又分端面泵浦、侧面泵浦)、电激励式激光器、化学反应式激光器、热激励式激光器、和核能激励式激光器等。
按激光器输出的中心波长所属波段划分，又可分为：微波段激光器、远红外段激光器、中红外段激光器、近红外段激光器、可见光段激光器、紫外段激光器（近紫外、真空紫外，又有人分为紫外和深紫外）及X 射线段激光器等。
按谐振腔类型划分，又可分为：稳定腔激光器、临界腔激光器和非稳腔激光器等。
可视尺度的宏观谐振腔激光器(腔长在104~106μm 量级，如CO 2激光器、He –Ne 图1.1.1 固体激光器组成示意图 Scheme of Solid laser device constitute激光器、Ar +激光器、He –Cd 激光器等)；显微尺度的谐振腔激光器(激光器腔长在10~100μm 量级，如半导体激光器，其操作必须借助于显微镜进行)；介观尺寸的微腔激光器(micro-laser ，激光器腔长在1μm 量级，激光器腔长与激光波长可比拟，遵从于介观物理学规律，属于受限小量子系统)。
常见激光器结构及器件功能介绍 PPT
应用该激光器打标机型
EP-25S(DRACO)和EP-TWIN25S(DRACO)
YVO4多种功 率、多种脉宽 端泵激光器
YAG多种功率、多 种脉宽端泵激光器
整
合
绿光多种功率、多 种脉宽端泵激光器
DRACO 激光器平
常见激光器结构及器件功能介绍
基本概念
原子的能态（能级）
跃迁：能态的变化，往低能态跃迁（辐射），往 高能态跃迁（泵浦）
辐射：自发辐射（激光产生的诱因）和受激辐射 （激光放大的基础）
反馈：全反半反镜片的作用（选择与其法线平行、 经过晶体、对应波长的光，即决定什么光能被放 大，选择与竞争）
调Q与脉冲
Q开关
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
激光倍频技术原理
激光二极管（LD）
端面泵浦激光器
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
激光器的主要组成器件
Nd:YAG
Nd:YVO4
泵浦源内部
泵浦头
加长分离镀金腔
金属腔
优点：光束质量好 缺点：成本高，寿命短（相对）
陶瓷腔
优点：寿命长，稳定 缺点：寿命长，稳定（相对）
F-θ聚焦镜
各型号激光器参数
LD Nd:YAG Nd:YVO4
光楔的应用以及原理
光楔的应用以及原理1. 引言光楔是一种常用于光学实验和光学仪器中的光学元件。
它的作用是在光线传播的过程中改变光线的传播方向和幅度。
本文将介绍光楔的应用领域以及其原理。
2. 光楔的应用光楔在许多光学应用中被广泛使用。
以下是光楔的主要应用：•干涉仪：光楔常用于干涉仪中，通过控制光楔的倾斜角度和材料的光学特性，可以实现干涉光束的相移，从而用于干涉图样的产生和分析。
•光纤通信：光楔常用于光纤通信系统中的光纤配偶器，用于调整光纤之间的对准以及减小损耗。
•激光系统：光楔在激光系统中也有广泛的应用。
例如，光楔可以用作光束扩展器，通过改变光楔的倾斜角度，可以调整激光束的传播方向和径向分布。
•显微镜：光楔在显微镜中也扮演重要的角色。
它可以用于调整显微镜的焦距以及调整光路的光路解析度。
3. 光楔的原理光楔的原理基于光波在介质中传播时发生的折射现象。
当光线从一个介质传播到另一个介质时，光线的传播方向和速度均会发生改变。
这种现象被称为折射。
光楔的基本结构是一个三角形的棱镜，其中两个面平行而第三个面是斜的。
光线入射到光楔上时，由于折射现象，光线将会发生偏折。
偏折的大小和方向取决于入射角度和物质的折射率。
光楔的倾斜角度可以通过调整光楔的位置和角度来改变。
这样，我们可以控制光线的入射角度，从而改变光线的传播方向和幅度。
4. 光楔的优势和挑战光楔具有许多优势，但也面临一些挑战。
优势： - 灵活性：光楔的倾斜角度可以调整，因此可以提供更大的自由度和灵活性。
- 可控性：通过控制光楔的位置和角度，可以精确地控制光线的传播方向和幅度。
- 易于制造：光楔的制造过程相对简单，成本较低。
挑战：- 折射损耗：由于折射现象，光线在经过光楔时会发生损耗。
- 稳定性：光楔的稳定性对于精确的光学实验和仪器非常重要，因此需要采取适当的措施来确保光楔的稳定性。
5. 总结光楔是一种常用的光学元件，具有广泛的应用领域。
通过控制光楔的位置和角度，可以实现光线的传播方向和幅度的调整，从而在光学实验和仪器中发挥重要作用。
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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27
1、红宝石的基本特性
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10
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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14
DFB半导体激光器示意图
DBR半导体激光器示意图
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15
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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16
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。
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存在像差的光斑
理论焦点处光斑
滤光片 用于CCD前，防止加工物体反射回来的激光打伤 CCD，并且使物体加工过程中仍有清晰的图像。 透光辨别方法：对着光看，能看到 什么颜色就是透什么颜色 注意：不可让激光直接透过
有色玻璃滤光片
干涉滤光片
4、偏振器件及其它
激光具有线偏振特性
激光的偏振会影响加工质量
偏振分光光路
4.1 偏振基础
分类：自然光、部分偏振光、线偏振光 偏振度P:
聚焦光斑 聚焦镜焦距 ＝ 光纤芯径 准直镜焦距
光学共轭关系
D1为物方点大小，L1为物方点到透镜距离 D2为像方点大小，L2为透镜到像点的距离 其它情况不变的情况下，L1越大，L2越小， D2也越小。
3、保护系统
聚焦镜保护玻璃 防止加工物体的飞溅物或烟尘直接污染透镜。
设备防护镜片 设备上的透明罩，用于观察并防激光辐射。 防护眼镜 保护眼睛直接被辐射。
其它元件
主要内容
1.光路转折系统 2.聚焦系统 3.保护系统 4.偏振器件及其它 5.元器件清洁 6.聚焦透镜
1、光路转折系统
HG7老光路
HG7新光路
重要参数： 1.透射率及反射率 2.平面度 3.激光损伤阈值 4.镜片材料 5.厚度
2、聚焦系统
聚焦系统有个很重要的参数，即聚焦光 斑大小，公式为：
f-θ透镜，又称场镜，通常由三到五 片单透镜组合而成，用于激光扫瞄
显微聚焦镜：外形跟显微物镜相似， 不仅具有显微物镜放大的作用，还具 有激光聚焦作用，用于激光微加工。
2.3 常用聚焦透镜类型
平凸透镜
双片聚焦
三片聚焦 多片扫描
2.４ 光纤传导聚焦
2 2 光纤数值孔径： NA n sin n1 n2 光纤传导优势： 把能量传输到需要的地方 对入射光的光束质量进行整形 耦合要求： 聚焦光斑<0.8光纤直径 入射半角< 准直聚焦 出射光发散角＝ 2
波片
λ/2波片
λ/4波片
布儒斯特反射镜，反射掉一个方 向的偏振光，透射另一方向偏振光。
偏振分光棱镜，又称PBS，把入 射光分为相互垂直并且偏振方向也相 互垂直的两束光位或同时对振幅和相位进行空 间周期性调制的光学元件，具 有分光能力。 整形镜：将高斯分布的光束整 形为其它分布形式的光束。
倍频晶体：一种具有倍频效应 的非线性晶体材料。
5、元器件清洁
表面有灰的先用气吹斜着吹 镜头液搭配：酒精+乙醚（1:1）
特别脏的先用丙酮擦拭
往一个方向擦，不可来回擦或绕圈擦
刚粘上指印要马上擦
用灯透射照明检查
6、聚焦透镜
EP: enter pupil
spot size=
4 f D
EFL: effective focal length
M^2对光斑大小的影响
2.1 扩束镜
扩束镜的作用 1.增加光斑直径，减小发散角， 使聚焦光斑变小 2.减小光斑的能量密度 扩束镜可视为倒置望远镜，按扩束原理分为两种 伽利略式、开普勒式
伽利略系统
开普勒系统
扩束镜的设计
扩束镜在设计的过程中，是不考虑激光器发散 角的，要求平行光进，平行光出。
2.2 聚焦透镜
常用激光光学元器件介绍
目的及意义
光学元器件是激光设备的重要组成部分之 一，直接影响激光加工的效果。 希望同事们结合平时的经验对光学元器件 有进一步的理解。
器件分类
全反镜片
分光镜片 普通元件 扩束镜 聚焦镜 滤光片 保护窗口 偏振元件
波片 布儒斯特镜
起偏器 分光棱镜
分光光栅 整形镜片 倍频晶体 激光晶体
BFL: back focal length
WD: working distance
实际聚焦效果的影响 １、入射光（直径或发散角以及M2） 与设计不一样 ２、装配误差（偏心及透镜 间隔） ３、机械误差
４、设计存在像差
５、热影响
６、f-θ镜接圈
球差对焦点位置的影响
球差示意图
实际焦点处光斑
聚焦处示意图
I max I min P I max I min
线偏振光 Imax
Imin
偏振方向与传播方向
波片：相位延迟器，使偏振光的两个垂直 的线偏振光之间产生一个相对的相位延迟 ，改变偏振态。波片比较薄，通常需要带 支架。 零级胶合波片：相位延迟精度高（λ/300） ，但损伤阈值低。 多级波片：相位延迟精度（ λ/100 ），但损 伤阈值高。 常用波片： λ/2波片：或叫半波片，改变线偏振光的偏振方向 λ/4波片：把线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光
4M 2 f kD3 2 spot sizetotal=spot sizediffraction+spot sizeaberration= D f
一般情况下，我们忽视像差的影响，那 么光束质量M2越接近1，焦距f越小，入射光 斑D越大，聚焦光斑越小
衍射对聚焦光斑的影响
焦点处的实际光束情况
设计光斑与实际光斑