《激光器的工作特性》课件.ppt

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激光器是一种能够发射激光束的设备，其工作原理是利用受激发射原理，将能量转化为相干的光束。
激光器广泛应用于医疗、工业、科研等领域，其独特的特性使其成为现代科技不可或缺的一部分。
激光器的定义和原理
定义
激光器是一种能够发射出高能量、高度集中、单色性好、方向性强的光束的装置。
原理
激光器的工作原理是利用物质在受激辐射作用下产生光的放大效应，从而实现高能光束的输出。
光放大的基本条件
必须存在一种能够进行受激辐射的物质。
物质必须处于受激辐射状态。
需要一个光学谐振腔来增强光放大。
光放大的基本条件
粒子数反转
光放大需要增益介质中的受激发射过程强于吸收过程，从而实现光能量的增益。
谐振腔
谐振腔的作用是选择特定波长的光并使其在腔内多次往返，增加光与增益介质的相互作用，从而实现光放大。
能量供应
增益介质需要外部能量源来实现粒子数反转，例如光泵浦、电激励等方法。
种类及特点
激光器按其增益介质的不同，可以分为多种类型。每种类型都有其独特的特点，适合于不同的应用领域。
气体激光器
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1. 工作介质
气体激光器使用惰性气体或分子气体作为工作介质。
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2. 激光类型
常见类型包括氦氖激光器、氩离子激光器和二氧化碳激光器等。
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3. 特点
气体激光器通常具有较高的输出功率，且波长稳定性好。
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4. 应用领域
广泛应用于科研、医疗、工业和军事等领域。
固体激光器
红宝石激光器
第一个实现激光输出的固体激光器，以红宝石晶体作为增益介质，工作波长为 纳米，属于脉冲激光器。
钕玻璃激光器
以掺钕玻璃作为增益介质，具有高能量存储能力，可产生高功率脉冲激光，广泛应用于激光核聚变、激光加工等领域。
钇铝石榴石激光器
以掺钕钇铝石榴石晶体为增益介质，具有高效率、高稳定性、高功率等特点，是目前应用最广泛的固体激光器。
半导体激光器
结构
半导体激光器由半导体材料制成，通常是砷化镓或磷化铟。
它们具有小型化、低功耗和高效率的特点。
优势
半导体激光器在光纤通信、激光扫描、光存储等领域得到广泛应用。
它们在小型化、低功耗和高效率方面具有优势，使其成为现代技术的重要组成部分。
染料激光器
可调谐激光
染料激光器是一种能够产生连续可调谐激光输出的激光器，其工作波长范围可以覆盖可见光谱和近红外光谱。
染料激光器通常使用有机染料作为增益介质，这些染料能够吸收特定波长的光并发射不同波长的光。
高功率输出
染料激光器可以产生高功率输出，这使得它们在科学研究和工业应用中具有广泛的应用。
由于染料激光器可以产生各种波长的激光，它们被广泛用于光谱学、化学、生物学、医学等领域。
激光器性能指标
评估激光器性能的重要指标，用于比较不同类型激光器的优劣。
主要指标包括输出功率、单频性、波长稳定性、偏振特性等。
输出功率
定义
激光器输出功率是指激光束在单位时间内传输的能量，通常以瓦特 (W) 或毫瓦 (mW) 为单位。
测量
输出功率可以用功率计或光电探测器来测量，功率计通过测量激光束照射到探测器上的能量来确定功率。
影响因素
激光器的输出功率受多种因素影响，包括泵浦功率、增益介质性质、光腔参数等。
应用
激光器输出功率是决定其应用范围的重要指标，高功率激光器可用于激光切割、焊接等工业加工，低功率激光器可用于激光扫描、激光测距等。