激光器的种类及应用共21页
各种激光器的介绍
各种激光器的介绍激光（Laser）是光学与物理学领域中的重要研究方向之一，也是现代科学中应用最广泛的光源之一、激光器是产生、放大和产生激光的装置，它能够使光以高度有序的方式输出，并具有高度相干和高度定向的特性。
激光器可以根据不同的工作原理和激光频率，分为多种类型，下面将为大家介绍几种常见的激光器。
1. 固体激光器（Solid State laser）：固体激光器是利用固体材料作为介质的激光器。
固体激光器的工作物质通常为具有特殊能级结构的晶体或玻璃材料。
最早的固体激光器是由人工合成的红宝石晶体制成的。
它具有高度的可靠性、较高的功率输出和较宽的谱段覆盖等特点，广泛应用于医疗、测量、通信、材料加工等领域。
2. 气体激光器（Gas laser）：气体激光器是利用气体作为活性介质的激光器。
常见的气体激光器有二氧化碳激光器、氦氖激光器等。
其中，二氧化碳激光器是最早被发现和研究的激光器之一，具有连续激光输出、较高的功率密度和中远红外波段特点，广泛应用于材料加工、切割、医疗等领域。
3. 半导体激光器（Semiconductor laser）：半导体激光器是利用半导体材料作为活性介质的激光器。
它是目前应用最广泛的激光器之一，常见的有激光二极管（LD）和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。
半导体激光器具有小巧轻便、功耗低、寿命长等特点，广泛应用于激光显示、光通信、生物医学等领域。
4. 光纤激光器（Fiber laser）：光纤激光器是利用光纤作为反射镜和放大介质的激光器。
它采用光纤的内部介质作为激光器的活性介质，激光通过光纤进行传输和放大。
光纤激光器具有高度稳定性、方便携带、适用于长距离传输等特点，广泛应用于材料加工、制造业、激光雷达等领域。
5. 半导体泵浦固体激光器（Diode-pumped solid-state laser）：半导体泵浦固体激光器是利用半导体激光器（如激光二极管）泵浦固体材料产生激光的激光器。
它继承了固体激光器的高功率、高效率和稳定性等特点，同时又具有半导体激光器小尺寸、低功耗等优势。
十多种激光器全面梳理
十多种激光器全面梳理今天要一起去探索十多种特别有趣的激光器，就像走进一个神奇的科技小世界一样，准备好了吗？激光笔激光器。
你肯定见过激光笔？它就像一个小小的魔法棒。
当你按下按钮的时候，一道细细的、亮亮的光线就射出来。
在黑暗的地方，这道光线特别明显，就像给你指了一条神秘的小路。
有时候，老师在课堂上会用激光笔指着黑板上的字，这样大家就能更清楚地看到老师讲的内容。
氦氖激光器。
氦氖激光器，它发出的光红红的，特别漂亮，就像一颗小小的红宝石在发光。
在一些科学实验室里，你可能会看到它。
它就像一个安静的小卫士，为科学家们做各种实验提供帮助。
比如说，科学家们用它来测量一些东西的长度，就像用一把很神奇的尺子一样。
二氧化碳激光器。
二氧化碳激光器可厉害！它能发出很强的光，就像一个超级大的手电筒。
在工厂里，工人们会用它来切割金属。
想象一下，一块厚厚的金属板，在二氧化碳激光器的照射下，就像被一把神奇的刀轻松地切开了，是不是很神奇？氩离子激光器。
氩离子激光器发出的光，颜色特别多，有绿色的、蓝色的，就像彩虹一样美丽。
在一些舞台表演上，你可能会看到它的身影。
灯光师会用它打出各种各样漂亮的图案和颜色，让舞台变得更加绚丽多彩，就像走进了一个童话世界。
半导体激光器。
半导体激光器，它小小的，但是作用可不小。
很多电子设备里都有它，比如我们常用的光盘播放器。
当你把光盘放进播放器里，半导体激光器就会工作，它就像一个小小的侦探，能把光盘上的信息都找出来，然后通过电视或者电脑播放出来，让我们看到精彩的电影或者听到好听的音乐。
染料激光器。
染料激光器就像一个调色盘，它可以根据不同的需要，发出各种各样颜色的光。
科学家们在研究一些特殊的东西的时候，就会用到它。
比如说，研究植物是怎么吸收阳光的，染料激光器就可以模拟不同颜色的光，看看植物对不同颜色的光有什么反应，就像给植物做一个有趣的小实验。
红宝石激光器。
红宝石激光器发出的光红红的，特别耀眼。
它就像一个小小的太阳，充满了能量。
大功率半导体激光器及其应用 ppt课件
• 晶体中原子间相互作用，导
致能级分裂，由于原子数目
巨大，所以分裂的能级非常
密集，认为是准连续的，即 形成能带
在金属中，不同的能带交叠形成一个有部分充满电子的能带
• 半导体中电子的能级与金属
有本质的区别，在半导体中
原子和价电子间的相互作用
使价电子分成被禁带相隔的
价带和导带。
ppt课件 单晶Si的二维结构和能带图 20
• 波导的设计利用了折射 率n随禁带宽度变化这一 特点（禁带宽度增加折 射率降低）。
• QW被镶嵌在高折射率 材料的核心区，盖层的 折射率比核心区要低。
ppt课件
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垂直波导结构的设计
• 对于大功率，高效率激光二极管，波导的设计就是对几个 不利因素的优化 。
• 对于TM模，限制因子Γ：
• 光束的强限制因子导致了大的腔面载荷和大的光束发散 • 层结构影响串联电阻和热阻。 • 好的墙插效率和热稳定性需要对薄层结构的光波进行优化
ppt课件
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受激辐射
• 激发态的原子，受到某一外来光子的作用，而且外来光子 的能量恰好满足hv=E2-E1，原子就有可能从激发态E2跃迁 至低能态E1，同时放出一个与外来光子具有完全相同状态 的光子。这一过程被称为受激辐射
E2
hv
E1
E2
hv
hv
E1
受激辐射示意图
ppt课件
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2、产生激光的必要条件
• 与电子电力技术、自动化测控技术的完美结合， 使激光技术能够更好的为人类创造美好生活。
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1、激光的概念
• 激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ，LASER）一词是受激辐射光放大。
典型激光器介绍大全(精华版)讲解学习共79页
谢谢
11、越是没有本领的就越 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
典型激光器介绍大全(精华版)讲解学 习
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
激光器的种类讲解PPT学习教案
第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8. 7 激光器的种类 (Kinds of laser)* 1. 气体激光器 (Gas
laser)
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第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8. 7 激光器的种类 (Kinds of laser)* 1. 气体激光器 (Gas
到激发态4T1和4T2，并无辐射地跃迁到亚稳态 2E能级，使2E—基态之间形成粒子数反转，发 射693.3nm和693.4nm两条红色激光线。
聚光腔：
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第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8. 7 激光器的种类 (Kinds of laser)* 2. 固体激光器 (Solid
laser)
红宝石激光器基本结构
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第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8. 7 激光器的种类 (Kinds of laser)* 3. 液体激光器 (Liquid laser) 以染料激光器为例
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第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8. 7 激光器的种类 (Kinds of laser)* 4. 半导体激光器 (Semi-conductor
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第八章 现代光学 ( Modern Optics) 8. 7 激光器的种类 (Kinds of laser)* 1. 气体激光器 (Gas
laser) 效率：输出的激光功率与输入的电功率的
比值，氦氖激光器的效率为千分之一。 输出功率： 管长250mm的氦氖激光器输出
功率约为2 mW .
激光器的种类讲解
会计学
1
第八章 现代光学 ( Modern Optics)
激光器的种类及性能参数总结讲解
激光器的种类及性能参数总结讲解激光器的种类及性能参数总结半导体激光器——用半导体材料作为工作物质的一类激光器中文名称：半导体激光器英文名称：semiconductor laser定义1：用一定的半导体材料作为工作物质来产生激光的器件。
所属学科：测绘学（一级学科）；测绘仪器（二级学科）定义2：以半导体材料为工作物质的激光器。
所属学科：机械工程（一级学科）；光学仪器（二级学科）；激光器件和激光设备-激光器名称（三级学科）定义3：一种利用半导体材料PN结制造的激光器。
所属学科：通信科技（一级学科）；光纤传输与接入（二级学科）半导体激光器的常用参数可分为：波长、阈值电流Ith 、工作电流Iop 、垂直发散角θ⊥、水平发散角θ∥、监控电流Im 。
（1）波长：即激光管工作波长，目前可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、激光二极管690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
（2）阈值电流Ith ：即激光管开始产生激光振荡的电流，对一般小功率激光管而言，其值约在数十毫安，具有应变多量子阱结构的激光管阈值电流可低至10mA以下。
（3）工作电流Iop ：即激光管达到额定输出功率时的驱动电流，此值对于设计调试激光驱动电路较重要。
（4）垂直发散角θ⊥：激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度，一般在15?~40?左右。
（5）水平发散角θ∥：激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度，一般在6?~ 10?左右。
（6）监控电流Im ：即激光管在额定输出功率时，在PIN管上流过的电流。
工业激光设备上用的半导体激光器一般为1064nm、532nm、808nm，功率从几瓦到几千瓦不等。
一般在激光打标机上使用的是1064nm的，而532nm的则是绿激光。
准分子激光器——以准分子为工作物质的一类气体激光器件。
中文名称：准分子激光器英文名称：excimer laser定义：以准分子为工作物质的激光器。
10多种激光器全面梳理！
10多种激光器全面梳理！光纤激光器应用领域广阔，细分种类可满足特殊需求光纤激光器有多种分类方法，其中较为常见的是按工作方式分类、按波段范围分类及按介质掺杂稀土元素分类。
激光器通常也是根据这三个分类中的一至两个来命名的，例如 IPG的 YLM-QCW 系列即翻译为准连续掺镱光纤激光器。
光纤激光器应用领域广泛，不同细分的激光器特质不同，适合的应用领域各异。
例如中红外波段对于人眼来说是安全的，且在水中能够被很强的吸收，是理想的医用激光光源；掺铒光纤由于其合适的波长可以打开光纤通信窗口，在光纤通信领域应用较广；绿光激光由于其可见性，在娱乐与投影等方面必不可少。
脉冲激光器峰值功率高，准连续激光器加工速度快光纤激光器按照工作方式可以分为锁模光纤激光器、调Q光纤激光器、准连续光纤激光器及连续光纤激光器。
实现脉冲光纤激光器的技术途径主要有调Q技术、锁模技术和种子源主振荡功率放大(MOPA)技术。
锁模技术可以实现飞秒或皮秒量级的脉冲输出，且脉冲的峰值功率较高，一般在百万瓦量级，但是其输出的脉冲平均功率较低；调Q光纤激光器可以获得脉宽为纳秒量级、峰值功率为千瓦量级、脉冲能量为百万焦量级的脉冲激光。
准连续激光器的脉冲宽度为微秒级，而连续激光由泵浦源持续提供能量，长时间地产生激光输出。
连续光纤激光器是高功率激光器的主要产品连续激光器的激光输出是连续的，广泛运用于激光切割、焊接和熔覆领域。
激光泵浦源持续提供能量，长时间地产生激光输出，从而得到连续激光。
连续激光器中各能级的粒子数及腔内辐射场均具有稳定分布。
其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的光纤激光器即为连续光纤激光器。
相比其他类型激光器，连续光纤激光器能达到相对较高的功率，IPG已经生产出单模2万瓦的连续光纤激光器，较常用于激光切割、焊接和熔覆领域。
准连续光纤激光器可双模式运转，显著提升加工速度准连续激光器可以同时在连续和高峰值功率脉冲模式下工作。
现代激光器的分类 原理及应用
现代激光器的分类原理及应用NANCHANG HANGKONG UNIVERSITY题目: 现代激光器的种类及原理、应用学院: 测试与光电工程学院系光电系专业班级: 光电信息科学与工程学号: 11085109姓名: 杨恒前言自从1960年，美国休斯飞机公司的科学家T.H.Mainman博士研制成功世界上第一台红宝石激光器以来，人类对激光器件的研究与应用取得了迅猛的发展。
激光器的诞生，为人类开发利用整个光频电磁波段掀开了崭新的一页，也为传统光学领域注入了生机，并由此产生了量子光学、非线性光学等现代光学领域分支。
激光器由工作物质、泵浦源和光学谐振腔三个基本部分构成。
其中，工作物质是激光器的核心，是激光器产生光的受激辐射、放大的源泉之所在;泵浦源为在工作物质中实现粒子数反转分布提供所需能源，工作物质类型不同，采用的泵浦方式亦不同;光学谐振腔为激光提供正反馈，同时具有选模的作用，光学谐振腔的参数影响输出激光器的质量。
激光器种类繁多，习惯上主要以以下两种方式划分:一种是按照激光工作物质，一种是按激光工作方式分，而本文主要是介绍按照激光工作物质划分来介绍典型的激光器。
现代激光器1、气体激光器(Laser)气体激光器利用气体或蒸汽作为工作物质产生激光的器件。
它由放电管内的激活气体、一对反射镜构成的谐振腔和激励源等三个主要部分组成。
主要激励方式有电激励、气动激励、光激励和化学激励等。
其中电激励方式最常用。
在适当放电条件下，利用电子碰撞激发和能量转移激发等，气体粒子有选择性地被激发到某高能级上，从而形成与某低能级间的粒子数反转，产生受激发射跃迁。
根据气体工作物质为气体原子、气体分子或气体离子，又可将气体激光器分为原子激光器、分子激光器和离子激光器。
原子激光器中产生激光作用的是未电离的气体原子，激光跃迁发生在气体原子的不同激发态之间。
采用的气体主要是氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体和铜、锌、锰、铅等金属原子蒸汽。
原子激光器的典型代表是He-Ne激光器。
常用激光器简介
常⽤激光器简介⼏种常⽤激光器得概述⼀、CO2激光器1、背景⽓体激光技术⾃61年问世以来,发展极为迅速，受到许多国家得极⼤重视。
特别就是近两年,以⼆氧化碳为主体⼯作物质得分⼦⽓体激光器得进展更为神速,已成为⽓体激光器中最有发展前途得器件。
⼆氧化碳分⼦⽓体激光器不仅⼯作波长(10、6微⽶)在⼤⽓“窗⼝”,⽽且它正向连续波⼤功率与⾼效率器件迈进。
196１年，Pola －nyｉ指出了分⼦得受激振动能级之间获得粒⼦反转得可能性。
在19６4年1⽉美国贝尔电话实验室得C、K、N、Pａte研制出第⼀⽀⼆氧化碳分⼦⽓体激光器,输出功率仅为1毫⽡,其效率为０、01%。
不到两年,现在该类器件得连续波输出功率⾼达1２00⽡,其效率为17 ％,电源激励脉冲输出功率为825⽡,采⽤Q开关技术已获得50千⽡得脉冲功率输出。
最近,有⼈认为,进⼀步提⾼现有得⼯艺⽔平,近期可以达到⼏千⽡得连续波功率输出与3０~４０％得效率。
2、⼯作原理CO２激光器中,主要得⼯作物质由CO?，氮⽓,氦⽓三种⽓体组成。
其中CＯ?就是产⽣激光辐射得⽓体、氮⽓及氦⽓为辅助性⽓体。
加⼊其中得氦，可以加速010能级热弛预过程,因此有利于激光能级1０0及０2０得抽空。
氮⽓加⼊主要在CO?激光器中起能量传递作⽤，为CＯ?激光上能级粒⼦数得积累与⼤功率⾼效率得激光输出起到强有⼒得作⽤。
CO?分⼦激光跃迁能级图CO?激光器得激发条件:放电管中,通常输⼊⼏⼗mA或⼏百mA得直流电流。
放电时，放电管中得混合⽓体内得氮分⼦由于受到电⼦得撞击⽽被激发起来。
这时受到激发得氮分⼦便与CＯ?分⼦发⽣碰撞,N2分⼦把⾃⼰得能量传递给CO２分⼦,CＯ?分⼦从低能级跃迁到⾼能级上形成粒⼦数反转发出激光。
3、特点⼆氧化碳分⼦⽓体激光器不但具有⼀般⽓体激光器得⾼度相⼲性与频率稳定性得特点,⽽且还具有另外三个独有得特点:(1）⼯作波长处于⼤⽓“窗⼝”,可⽤于多路远距离通讯与红外雷达。
（2)⼤功率与⾼效率( ⽬前,氩离⼦激光器最⾼连续波输出功率为100⽡,其效率为0、１7 %,原⼦激光器得连续波输出功率⼀般为毫⽡极,其效率约为0、1%,⽽⼆氧化碳分⼦激光器连续波输出功率⾼达1200⽡,其效率为17%)。
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4.晶体腔：工作物质，谐振腔，激发源
• 工作物质：使受激辐射成为介质中的主导过程，必要条件是在介质中造成离子数反 转分布，即使介质激活。例如：掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）YAG激光晶体。
Gaussian Beam
Top Hat
3.激光束截面和能量密度分布
Beam size profile and energy density distribution
• 光束截面：圆形 或者 长方形 Beam size profile : round or rectangle
• 能量分布：高斯 或者 多元高斯（平顶） Energy distribution : Gaussian or multi-Gaussian
3.激光产生理论介绍
3-1 激光在产生过程中始终伴随着以下三种状态：
a. 受激吸收（简称吸收）：处于较低能级的粒子在受到外界的激发，吸收了能量时，跃迁到 与此能量相对应的较高能级。
E2
E2
入射光子
E1
E1
受激吸收跃迁
b.自发辐射：粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子 的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向 低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子。
• 晶体腔：产生最原始的激光（包含YAG晶体，LED光源，电源）； • 全反光镜：使光完全反射回去，增大光强度； • 半反射镜：反射75%的光，只有满足一定直线性，能量和波长的光才能通过，大约25%； • Q-Switch：分X轴和Y轴，控制激光输出能量，得到能量较强，持续时间较长的光束； • 功率计：量测输出的激光能量大小； • Shutter：控制激光输出的一个开关。