激光技術(shù)已從方方面面走進了人們的生活,但
激光器種類繁多,其各自
波長不同,特性不同,因此所應用的領(lǐng)域也不同。相信大多數(shù)人面對紛繁復雜的激光器種類,多少覺得有點頭疼。因此,本文將各類型的激光器進行了匯總,為大家逐一講解各類激光器的特點及實際應用的情況。
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V 按工作介質(zhì)不同,激光器分為固體激光器、氣體激光器、染料激光器、
半導體激光器、
光纖激光器和自由電子激光器6種。其中固體激光器和氣體激光器還有很多細分種類。除自由電子激光器外,各種激光器的基本工作原理均相同,包括泵浦源、
光學諧振腔和增益介質(zhì)三部分。
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@=}WN 在固體激光器中,一般以光作為泵浦源,能產(chǎn)生激光的晶體或玻璃被稱為激光工作物質(zhì)。激光工作物質(zhì)由基質(zhì)和激活離子兩部分組成,基質(zhì)
材料為激活離子提供了一個合適的存在與工作環(huán)境,而由激活離子完成激光產(chǎn)生過程。常用的激活離子主要是過渡金屬離子,如鉻、鉆、鎳等離子以及稀土金屬離子,如釹離子等。表面鍍有介質(zhì)膜的反射鏡作為諧振腔鏡片,其中一片為全反鏡,一片為半反鏡。當采用不同的激活離子、不同的基質(zhì)材料和不同波長的光激勵,會發(fā)射出各種不同波長的激光。
;.$vDin6 l`X?C~JhJ Ag(JSVY 紅寶石激光器輸出的激光波長為694.3nm,光電轉(zhuǎn)換率低,只有0.1%。但其熒光壽命長,有利于儲能,可輸出較高的脈沖峰值功率,一根筆芯粗細,手指長的紅寶石棒產(chǎn)生的激光就可以輕松的產(chǎn)生打穿鐵皮。在效率更高的YAG激光器出現(xiàn)之前,紅寶石激光器被廣泛地用在激光切割、鉆孔上。此外,694nm的光極易被黑色素吸收,因此紅寶石激光器還被用于色素性病變(皮膚長斑)的治療。
:]8A;`G} *N{k#d/ 鈦藍寶石激光器因其晶體性質(zhì),具備較寬的可調(diào)諧范圍(即可調(diào)波長范圍),可根據(jù)需要,輸出660nm-1200nm波長的光。加上倍頻技術(shù)(能使光的頻率翻倍,即波長減半)的成熟,波長范圍可擴展到330nm-600nm。鈦藍寶石激光器被用于飛秒分光、非線性光學研究、生成白光、生成太赫茲波等,在醫(yī)美方面也有應用。
cL#zE QiVKaBS8 YAG是釔鋁石榴石的簡稱,該物質(zhì)是目前綜合特性最為優(yōu)異的激光晶體基質(zhì),在摻入釹(Nd)之后可輸出1064nm的光,最大連續(xù)輸出功率可達1000w。早期使用惰性氣體閃光燈作為激光器的泵浦源,但閃光燈泵浦方式,
光譜范圍寬,與激光增益介質(zhì)吸收光譜重合性差,熱負荷較大,造成光電轉(zhuǎn)換率低的后果。因此現(xiàn)在使用LD(激光二極管)泵浦,可實現(xiàn)激光器的高效率,高功率,長壽命。Nd:YAG激光器可用于血管瘤的治療,抑制腫瘤生長。但這種激光對組織的熱損傷是非選擇性的,在凝固瘤體血管的同時,多余的能量也會損傷周圍正常的組織,術(shù)后容易留下瘢痕。因此,Nd:YAG激光多用于外科、婦科、五官科,而少用于皮膚科。
YReI|{O$c ) R5[aO Yb:YAG,在YAG中摻入鐿(Yb),可輸出1030nm的光。Yb:YAG的泵浦波長為941nm,與輸出波長非常接近,可實現(xiàn)91.4%的泵浦
量子效率,伴隨泵浦產(chǎn)生的熱量則被抑制到10%以內(nèi)(輸入的能量大多數(shù)轉(zhuǎn)換為輸出激光的能量,少部分變成熱,意味著轉(zhuǎn)換效率很高),是Nd:YAG的25%~30%。Yb:YAG已成為最引人注目的固體激光介質(zhì)之一,LD泵浦的高功率Yb:YAG固體激光器成為新的研究熱點,并被視為發(fā)展高效、高功率固體激光器的一個主要方向。
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