固体激光器特点

　　

 

　　固体激光器特点

 

　　固体激光器具有体积小、使用方便、输出功率大的特点。固体激光器一般连续功率在100瓦以上，脉冲峰值功率可高达109 W。但由于工作介质的制备较复杂，所以价格较贵。[

 

　　在激光器中以固体激光器发展最早，这种激光器体积小，输出功率大，应用方便。由于工作物质很复杂，造价高。当今用于固体激光器的物质主要有三种：掺钕铝石榴石（Nd：YAG）工作物质，输出的波长为1.06μm呈白蓝色光；钕玻璃工作物质，输出波长1.06μm呈紫蓝色光；红宝石工作物质，输出波长为694.3nm，为红色光。主要用光泵的作用，产生光放大，发出激光，即光激励工作物质。

 

　　固定激光器的结构由三个主要部分组成：工作物质，光学谐振腔、激励源。聚光腔是使光源发出的光都会聚于工作物质上。工作物质吸收足够大的光能，激发大量的粒子，促成粒子数反转。当增益大于谐振腔内的损耗时产生腔内振荡并由部分反射镜一端输出一束激光。工作物质有2条主要作用：一是产生光；二是作为介质传播光束。因此，不管哪一种激光器，对其发光性质及光学性质都有一定要求。

 

　　固体激光器特点

 

　　这是一类以固态基质中掺入少量激活元素为工作物质的激光器。“固态基质”包括绝缘体和半导体，但半导体激光器通常都不被列入固体激光器中而需要单独介绍。用作基质的绝缘体主要有刚玉、石榴石晶体及各种玻璃，而最常见的激活离子则为钕等所谓稀土元素离子。例如，世界上第一台激光器所用工作物质红宝石，就是掺入极少量铬离子的刚玉。

 

　　由于红宝石激光器是最早发明的激光器，所以，激光的很多早期应用都与其有关。但随着性能更好的激光工作物质的发现，红宝石激光器在许多领域的应用都被这些激光器所取代。目前这种器件最重要的应用是全息术。此外，还可用于测量等离子中电子的密度和温度等参量。

 

　　以掺有一定量钕离子（Nd3+）的钇铝石榴石（YAG）晶体或玻璃为工作物质的激光器分别称为掺钕钇铝石榴石（Nd∶YAG）激光器和钕玻璃激光器。前者输出1.064微米的近红外辐射，而后者的波长范围为1.054～1.062微米。Nd∶YAG晶体具有好的光学质量和高的热导率，这使它可以在较高的重复频率下工作。最近几年发展起来的二极管泵浦技术使Nd∶YAG激光器的能量转换效率大大提高，结构更加紧凑。激光器的输出功率和能量主要受工作物质尺寸的限制，晶体的长度典型情况下在0.1米左右，而直径一般不超过12毫米。与此相比，钕玻璃的尺寸则大得多，目前已生产出长2米、直径75毫米的棒材和直径0.9米、厚50毫米的圆片。这种材料的主要缺点是导热性较差，因而只能以低重复频率工作。例如，美国前不久建造的一台大型钕玻璃激光器，每个脉冲的输出能量达1万焦，峰值功率在1013瓦以上，但其重复频率是每天只有几个脉冲。

 

　　掺钕激光器是当前应用最广的固体器件之一，主要用于各种材料的加工，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；在医疗上则可用于多种外科手术；军事上，Nd∶YAG激光器被广泛应用于激光测距机、目标指示器和激光雷达；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射线谱；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则是可调谐染料激光器的理想泵浦源。