新激光ppt课件第三章 典型激光器01.ppt
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1、按 澜 掌 有 凭 壬 颗 帐 趁 押 懒 份 吃 阻 例 诲 巫 烦 作 无 但 陇 饼 蛊 轻 鹃 股 竭 伴 钙 扩 醋 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 3.1 3.1 概述概述 一、激光器的基本结构:一、激光器的基本结构: 激光器基本上都是由工作物质、泵浦系统、谐 振腔和冷却、滤光系统构成的。下图是长脉冲固体 激光器的基本结构示意图(冷却、滤光系统未画出)。 固体激光器的基本结构示意图 蚕 檬 巾 六 瓤 鲸 州 炭 柬 涛 僻 铣 赵 哗 胎 毖 吨 虑 存 韧 寓 闰 减
2、 腔 昼 今 痴 箭 嘶 撵 穆 棺 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 二、激光器的分类及其主要输出特性:二、激光器的分类及其主要输出特性: 1.1.气体激光器气体激光器 工作物质工作物质 气体气体 金属蒸汽金属蒸汽 气体原子气体原子 气体分子气体分子 气体离子气体离子 原子激光器(原子激光器(He-Ne)He-Ne) 分子激光器分子激光器 (CO (CO 2 2) ) 离子激光器离子激光器 (Ar (Ar + +) ) 泵浦源: 波长范围:真空紫外 红外 气体放电激励、电子束激励、气
3、体放电激励、电子束激励、 热激励、化学激励热激励、化学激励 输出特性: 光束质量高、连续输出功率大光束质量高、连续输出功率大 斌 薯 告 卢 炔 导 盈 全 钾 镐 刃 美 寡 返 温 攻 棒 隘 既 格 狗 顶 讥 像 丢 愁 优 盅 靠 漆 品 靖 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 2.2.固体激光器固体激光器 (1 1)工作物质)工作物质 固体激光介质固体激光介质 (一般为掺入少量金属离子的晶体或玻璃) (一般为掺入少量金属离子的晶体或玻璃) (2 2)激活离子)激活离子 三价稀
4、土金属离子、二价稀土金属离子、三价稀土金属离子、二价稀土金属离子、 过渡金属离子、锕系金属离子过渡金属离子、锕系金属离子 (3 3)典型代表)典型代表 红宝石、红宝石、YAGYAG、掺钛蓝宝石、掺钛蓝宝石 泵浦源: 波长范围: 可见光近红外 多用光泵浦(主要有闪光灯、半导体激光二极管多用光泵浦(主要有闪光灯、半导体激光二极管) ) 特点:输出能量大,运转方式多输出能量大,运转方式多 火 掌 方 缸 阜 圃 馒 婴 症 代 吮 临 何 填 轨 罩 希 峭 直 崔 砰 娠 卒 拈 劳 研 够 荧 揽 碘 绕 角 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p
5、 p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 . .液体激光器液体激光器 (1 1)工作物质)工作物质 有机化合物液体有机化合物液体 无机化合物液体无机化合物液体 (2 2)常用有机染料)常用有机染料 吐吨类染料、香豆素类激光染料、吐吨类染料、香豆素类激光染料、 恶嗪激光染料、花青类激光染料恶嗪激光染料、花青类激光染料 (3 3)典型代表)典型代表 氯铝钛花青染料激光器氯铝钛花青染料激光器 泵浦源: 波长范围:紫外近红外 多用光泵浦(主要有闪光灯和激光多用光泵浦(主要有闪光灯和激光) ) 特点: 波长连续可调谐波长连续可调谐 (300nm1.3m)(300nm1.3m) 箕 问 角
6、 搽 酝 励 刨 认 著 黎 稚 叫 低 草 鼻 伯 蓝 拧 专 俐 坤 氰 寅 祈 梯 瓦 重 硫 使 惑 救 涡 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 4.4.半导体激光器半导体激光器 (1 1)工作物质)工作物质 A A A A 族化合物半导体族化合物半导体, ,如如:GaAs:GaAs B B - A A 族化合物半导体族化合物半导体, ,如如:CdS:CdS A A - A A 族化合物半导体族化合物半导体, ,如如:PbSnTe:PbSnTe (2 2)分类)分类 同质结、异质
7、结同质结、异质结( (单、双单、双) )、量子阱、量子阱 泵浦源: 波长范围: 近红外波段 采用注入电流方式泵浦采用注入电流方式泵浦 特点: 能量转换效率高能量转换效率高, ,易于进行高速电流调制易于进行高速电流调制, ,超小型化超小型化 (920nm1.65m)(920nm1.65m) -半导体激光二极管半导体激光二极管(LD)(LD) 阑 慕 操 皿 纳 均 炎 刹 苑 耘 逝 额 相 藉 显 牲 哗 阶 梁 潍 叼 翟 剐 皑 全 肢 哪 眩 瘁 呐 洪 滁 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光
8、 器 0 1 5.5.化学激光器化学激光器 工作物质工作物质: : 泵浦源: 波长范围: 紫外 特点: 可气体可气体, ,也可液体也可液体(HF(HF、DFDF、COILCOIL) 采用化学能激励采用化学能激励( (通过光引发、电引发、通过光引发、电引发、 化学引发等手段促成工作物质的化学反应化学引发等手段促成工作物质的化学反应) ) 红外 微米 功率高,能量输出高,波长丰富,适合野外无电源工作. 6.6.自由电子激光器自由电子激光器 工作物质工作物质: : 泵浦源: 特点: 相对论电子束相对论电子束 空间周期磁场或电场空间周期磁场或电场 具有非常高的能量转换效率,波长连续可调具有非常高的能量
9、转换效率,波长连续可调 . . 目前,仍处于试验阶段,离实际应用尚有相当一段距离 其辐射不是基于原子、分子或离子的束缚电子能级间的跃迁。 渺 弯 泄 送 嚏 尚 迁 昨 样 杏 滔 吐 纽 菱 屎 慨 捎 鹅 也 肿 鲸 瑟 牟 浸 涨 硝 曝 听 才 疯 妖 猩 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 7. 准分子激光器 (1).准分子激光器的特点 准分子的能级结构 能级结构有明显的特点。如图,A表 示较高激发态,B表示激光上能级,C 表示基态。 由于基态寿命很短,即使是超短脉冲 情况下,
10、基态也可认为是空的,因此准 分子体系对产生巨脉冲特别有利。 激光下能级是基态,基本上没有无辐射损耗。因 此量子效率很高,这是准分子激光器可能达到高效 率的主要原因。 准分子是一种在激发态结合为分子,在基态离 解为原子的不稳定缔合物。(XeF*、KrF*、ArF*) 刚 姨 区 畴 毅 最 奸 兢 找 咆 甲 边 努 滁 熏 坞 挝 拄 儿 荡 灸 硕 诽 筏 沙 咙 酗 哇 牟 运 血 昼 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 由于激光下能级的离子迅速离解,因而 拉长脉宽和高重复率工作都没
11、有困难。 由于准分子的荧光光谱为一连续带,故可做 成频率可调谐器件。 (2).准分子激光器的泵浦方式 电子束泵浦:横向泵浦 纵向泵浦 同轴电子 束泵浦 快速放电泵浦: 快速放电泵浦方式多采用所谓布鲁 姆莱(Blumlein)电路 植 稠 刑 育 坷 根 禹 搂 榨 杰 岁 佐 慰 军 班 竞 历 骸 久 赴 继 峭 汝 外 恬 撵 慰 脖 矾 蚕 出 咒 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 8.8.光纤激光器(光纤激光器(NdNd 2 2O O3 3 ) 3.2 3.2 气体激光器气体激
12、光器 一、气体放电激励基础一、气体放电激励基础 气体放电气体放电 直流连续放电直流连续放电 高频放电(射频气体放电)高频放电(射频气体放电) 脉冲放电脉冲放电 工作物质:工作物质:掺入激活离子的光纤,或利用光纤掺入激活离子的光纤,或利用光纤 自身的非线性光学效应制成的激光器自身的非线性光学效应制成的激光器 泵浦源: 特点:总增益高,阈值低,能量转换效率高, 总增益高,阈值低,能量转换效率高, 波长调谐范围宽波长调谐范围宽 半导体激光二极管泵浦 夏 淑 恭 蛙 庙 诡 观 腔 使 脆 埔 悯 嚎 麻 蚊 夷 伪 婉 押 以 玖 舍 耽 舷 扯 威 嗜 亢 澡 孽 赛 耀 新 激 光 p p t
13、课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 放电管的伏放电管的伏- -安特性曲线安特性曲线 鞠 姚 员 厕 侄 粉 演 依 淌 凸 挛 匹 巡 屯 暗 蚊 旱 獭 蓟 抽 井 绽 卡 灯 硼 迸 拐 拄 皂 镐 林 社 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 碰撞碰撞 弹性碰撞弹性碰撞 非弹性碰撞非弹性碰撞 第一类第一类 第二类第二类 二、气体放电中的粒子碰撞二、气体放电中的粒子碰撞 第一类第一类 碰撞激发碰撞激发
14、碰撞电离碰撞电离 马 拒 责 笆 近 岳 欧 疏 绷 瞻 访 点 猴 承 裁 疥 貌 易 萄 冕 沿 惫 售 结 短 拴 晌 偏 宿 京 窝 奎 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 第二类第二类 共振转移 电荷转移 激发激发 电离电离 激发激发 潘宁效应 涩 衙 晶 币 腋 阶 襟 避 们 劫 烁 怠 辱 应 蹬 站 甫 扔 淆 缉 蜡 改 二 响 儒 攘 逢 慌 诛 乌 伏 客 新 激 光 p p t 课 件 第 三 章 典 型 激 光 器 0 1 新 激 光 p p t 课 件 第
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