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激光器分類

作者:東譜科技 瀏覽: 發表時間:2020-12-16 09:00:00 來源:光電讀書

激光的波長和激光的分類直接相關,先看看激光的波長:

圖片來源wikipedia,圖片中大多數數據取自Weber's book Handbook of laser wavelengths》(韋伯《激光波長手冊》)(如查看原圖請私信我)


波長條上方顯示了不同的激光類型,下方顯示了可以在波長範圍內發射的激光。線條的高度表示市售的最大功率/脈衝能量,而顏色將激光材料的類型編成代碼)。大多數數據來自韋伯的《激光波長手冊》《Weber's book Handbook of laser wavelengths》。


激光分類的方法有很多,可分為固體、氣體、液體、半導體、染料和光纖等幾種類型: 


(1)固體激光器(Solid state laser)一般體積小而堅固,脈衝輻射功率較高,應用範圍較廣泛。如:Nd:YAG激光器。Nd(釹)是一種稀土族元素,YAG代表釔鋁石榴石,晶體結構與紅寶石相似。還有Tm:YAG,Ho:YAG,Ho:YAG 等等。


(2)半導體激光器(Semiconductor laser)體積小、重量輕、壽命長、結構簡單,特別適於在飛機、軍艦、車輛和宇宙飛船上使用。半導體激光器可以通過外加的電場、磁場、溫度、壓力等改變激光的波長,能將電能直接轉換為激光能,所以發展迅速。


(3)氣體激光器(Gas laser)是其中通過氣體釋放電流以產生相幹光的激光器。單色性和相幹性較好,激光波長可達數千種,應用廣泛。氣體激光器結構簡單、造價低廉、操作方便。在工農業、醫學、精密測量、全息技術等方面應用廣泛。氣體激光器有電能、熱能、化學能、光能、核能等多種激勵方式。

(4)液體染料為工作物質的染料激光器(Dye laser)於1966 年問世,廣泛應用於各種科學研究領域。現在已發現的能產生激光的染料,大約 500 種左右。這些染料可以溶於酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機塑料中以固態出現,或升華為蒸汽,以氣態形式出現。所以染料激光器也稱為 “ 液體激光器 ” 。染料激光器的突出特點是波長連續可調。燃料激光器種類繁多,價格低廉,效率高,輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美,應用於分光光譜、光化學、醫療和農業。


(5)化學激光器(Chemical Laser)有些化學反應產生足夠多的高能原子,就可以釋放出大能量,可用來產生激光作用。這主要是武器應用。比如氟化氫激光器能夠提供兆瓦範圍內的連續輸出功率。

(6)自由電子激光器(Free electron laser) 這類激光器比其他類型更適於產生很大功率的輻射。它的工作機製與眾不同,它從加速器中獲得幾千萬伏高能調整電子束,經周期磁場,形成不同能態的能級,產生受激輻射。


(7)準分子激光器(Excimer laser,其實也屬於氣體激光之一)是一種紫外氣態激光,處於激發態的惰性氣體和另一種氣體(惰性氣體或鹵素)結合的混合氣體形成的分子,向其基態躍遷時發射所產生的激光,稱為準分子激光。準分子激光屬於低能量激光,無熱效應,是方向性強、波長純度高、輸出功率大的脈衝激光,光子能量波長範圍為157-353納米,脈衝時間為幾十納秒,屬於紫外光。最常見的波長有157 nm、193 nm、248 nm、308 nm、351-353 nm。


(8)光纖激光器(Fiber laser)利用光纖中的增益介質(稀土元素)提供光信號的放大。光纖激光器有單端泵浦和雙端泵浦兩種,後者的輸出功率可以達到更高。還在研發中的相幹合成技術可以進一步擴展輸出功率。


(8)從連續性來分類有連續激光(Continuous laser)和脈衝激光(Pulsed laser and Ultrashort pulsed laser), 脈衝激光:納秒 (10e-6秒), 皮秒 (10e-9秒), 和 飛秒 (10e-12秒)甚至阿秒 (10e-15秒)激光。

連續激光、較長脈衝激光和超短脈衝激光,同樣作用在目標表面上,熱效應差異很大。

(9)其他類型的激光還有很多,拉曼激光(Raman laser)、金屬蒸汽激光(Metal-vapor lasers),等等。針對不同的應用,還會有很多細分技術。


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