高功率固体激光器关键技术
高峰值功率重频固体激光器及其应用的研究
用主振加功放的设计方法， 结构设计为～级振荡、二级放大，电光ｑ开关重复频率运转方式。由三
路开关型激光电源供电， 器件通过冷却器内循水冷却，从而组成结构紧凑，体积小、重量轻、性能稳
定的重复频率高峰值功率Ｎｄ：ＹＡＧ激光系统。图１给出了激光头部分的示意图，它包括Ｎｄ：ＹＡＧ激光振
荡器、两级Ｎｄ：ＹＡＧ激光放火器、倍频器、测试仪器等。激光器的主要技术指标为：
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曰＝．窑器装置ｉｉ慧国
从理论上说要造成光电传感器的损伤和破坏，关键是要在光电传感器的接收面上产生足够鬲ｎ々 功率密度，造成目标材料囡过热而产生热解损伤”Ｊ。光电探测器的损坏与激光功率密度、距离、怍Ｊｉｊ 时间等冈素有关”ｊ，激光的功率密度越高、光束发敞角越小，作用距离越远。我们在距离９０２米、１２５２ 米、１５１５米和２０９２米迸行了试验，从实验中发现，在高峰值功率重频同体激光作明卜，模似导引头 中的Ｐｉｎ管或雪崩管受损．损坏现象归纳起来有以下几个方面：１）无光讯号：２）光敏面有烧蚀坑， 窗口玻璃有烧蚀痕迹；３）ＰＮ结被击穿，加不上偏压：４）噪声增人，当偏压增加时，噪卢的增＆速 度人丁讯号增长速度，无法建立］：作点； ５）前放组件坏，致使探测器无光讯号输出或反相讯号输出 等。以上任何一种现象豹出现都可使光电探测器被损坏。晟后实验结果是，当高峰值功率Ｎｄ：ＹＡＧ阿 体激光器输出能量１ Ｊ，脉冲，重频２０次，秒．照射时间３秒时，可以使２公里距离外的模似导引头中的 光电探测器被破坏。 由＿Ｆ试验条件和场地的限制，没有进行更远距离的实验。
ｌ高峰值功率固体激光器
高峰值功率重频脉冲固体激光器主要是通过激光脉冲压缩技术、激光放大技术和激光模式控制技 术而实现，它是一种主振一放大结构（ＭＯＰＡ系统），由主振荡器决定激光输出的脉冲宽度、重复频率、 光束质耸和谱线宽度等指标．由放大器将激光输出的峰值功率按放大器级数逐级提高。高峰值功率重 频脉冲同体激光器对激光材料的要求主要有以下几点”３：１）阈值低．效率高，满足实际应用对固体激 光器重苗和体积的限制：２）高贮能，即荧光寿命长．饱和能量密度高；３）热物理性能好，热传导系 数人．热膨胀系数小；（４）光学性能好，消光比高，尺寸大。目前满足上述要求适合于高功率高重频 脉冲运转的嗣体激光材料主要是Ｎｄ：ＹＡＧ晶体。
固体激光器原理固体激光器
固体激光器原理-固体激光器固体激光器发展历程固体激光器发展历程固体激光器用固体激光材料作为工作物质的激光器。
1960年，梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。
固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。
这类激光器所采用的固体工作物质，是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。
在固体中能产生受激发射作用的金属离子主要有三类：(1)过渡金属离子；(2)大多数镧系金属离子；(3)锕系金属离子。
这些掺杂到固体基质中的金属离子的主要特点是：具有比较宽的有效吸收光谱带，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机比较高的荧光效率，比较长的荧光寿命和比较窄的荧光谱线，因而易于产生粒子数反转和受激发射。
用作晶体类基质的人工晶体主要有：刚玉、钇铝石榴石、钨酸钙、氟化钙等，以及铝酸钇、铍酸镧等。
用作玻璃类基质的主要是优质硅酸盐光学玻璃，例如常用的钡冕玻璃和钙冕玻璃。
与晶体基质相比，玻璃基质的主要特点是制备方便和易于获得大尺寸优质材料。
对于晶体和玻璃基质的主要要求是：易于掺入起激活作用的发光金属离子；；具有适于长期激光运转的物理和化学特性。
晶体激光器以红宝石和掺钕钇铝石榴石为典型代表。
玻璃激光器则是以钕玻璃激光器为典型代表。
工作物质固体激光器的工作物质，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。
这种工作物质一般应具有良好的物理－化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和高的荧光量子效率。
玻璃激光工作物质容易制成均匀的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。
但其荧光谱线较宽，热性能较差，不适于高平均功率下工作。
常见的钕玻璃有硅酸盐、磷酸盐和氟磷酸盐玻璃。
80年代初期，研制成功折射率温度系数为负值的钕玻璃，可用于高重复频率的中、小能量激光器。
晶体激光工作物质一般具有良好的热性能和机械性能，窄的荧光谱线，但获得优质大尺寸材料的晶体生长技术复杂。
高功率固体激光器热管理新技术研究
高功率固体激光器热管理新技术研究
高功率固体激光器在工业、医疗和国防等领域具有广泛的应用前景，然而，其工作过程中会产生大量的热量，导致激光器的温度升高，影响其性能和寿命。
因此，研究高功率固体激光器的热管理新技术具有重要的意义。
目前，有几种常见的高功率固体激光器热管理技术：
1. 激光冷却技术：利用液冷或气冷方式，通过传导或对流的方式将固体激光器的热量传递到冷却介质中，从而降低激光器的温度。
这种技术相对简单，但对冷却系统的设计和维护要求较高。
2. 热水冷却技术：通过将激光器放置在水池中，利用水的高比热和吸热能力，将激光器的热量传递到水中，然后通过水的循环冷却系统进行散热。
热水冷却技术具有较高的热量传递效率，但对于大功率激光器来说，需要解决水的波动和腐蚀等问题。
3. 热管技术：利用热管的原理，将激光器产生的热量传导到热管中，然后通过热管的传热和换热能力实现激光器的散热。
热管具有热导率高、体积小、结构简单等优点，适用于高功率固体激光器的热管理。
4. 碳纳米管散热技术：将碳纳米管材料应用于固体激光器的热散热装置中，通过碳纳米管的高导热性能和较大的比表面积，实现高功率固体激光器的热量快速传导和散热。
这种技术目前仍处于研究阶段，但具有很大的应用潜力。
总的来说，高功率固体激光器热管理新技术的研究主要包括激光冷却技术、热水冷却技术、热管技术和碳纳米管散热技术等。
这些技术的应用可以有效地改善固体激光器的热管理，提高其性能和寿命，并进一步推动激光技术的发展。
高平均功率固体激光器发展
第35卷，增刊V01．35Su pp l e m e n t红外与激光工程I n仔ar ed a nd L a ser E ngi ne er i ng2006年l O月oct．2006高平均功率固体激光器发展姜东升(固体激光技术国家级重点实验室，北京100015)摘要：高功率固体激光器技术发展迅速，新材料、新体制的固体激光器不断涌现，使战术激光武器有望进入电激励的固体激光器时代。
评述和比较了几种新型高功率固体激光器的技术特点和性能，分析了发展100千瓦级固体激光器面临的技术挑战和其发展方向，给出了发展高功率固体激光器所需的主要支撑配套条件．关键词：全固态激光器；热容激光器；光纤激光器；透明陶瓷中图分类号：T N248文献标识码：A文章编号：l007-2276(2006)增c．0100一05D i s cus s i on on t he pr ogr es s and t r end of hi ghpow er s ol i d—s t at e l as erJ I A N G D ong-shengfrl l eN al i on址K cyLabD f砒oryofsol id—st at eLa辩rl bchnol ogy’B c妇i n9100015，Ch哟A bs”act：R ecent l y t lle hi曲-pow er SS L t ec l l l l ol og y has deV el oped r api dl y．N ew l as er m at嘶al锄d nov el m I l I l i ng m e t hod of SS L ar e co nst a I l t l y em e玛i I l g．A l l of t he se w i l l pr om ot e tl l e t a ct i c al l舔er w e apons com i ng i nt o m e a ge of t heel ect ri caIl鹤er S．ne di仃e r ent pe响m ances and new t ecl l I l ol og i es of hi曲-pow er SsL ar e r eV i ew ed aI l d com p ar ed．Then t he t e chni ca l chal l enges锄d deV el opi ng r o ut e of t lle100kW-cl弱s SS L are孤al yzed．Fi nal l y，t he m a i n sup por t m g and co or di nat ed c ondi t i ons of hi gh—pow er SS L ar e pr e sent ed．1(e y w or ds：A l l sol i d—st at e l as er；Sol i d—st at e he at-ca pa ci砂I ase r；Fi ber l aser；T协spar ent ce m m i c c巧st al 0引言固体激光器是以掺杂的玻璃、晶体或透明陶瓷等固体材料为工作介质的激光器，经过40余年的发展，特别是20世纪80年代末出现二极管泵浦的固体激光器(D P L)之后，取得了-‘系列重大进展：千瓦级高平均功率固体激光器技术已成熟；高峰值功率激光器系统不断提高输出功率，改善光束质量，并向短波长方向发展；可凋谐固体激光器技术日臻成熟。
固体激光器
固体激光器简介固体激光器是一种基于固体材料的激光发射器件。
与其他类型的激光器相比，固体激光器具有较高的效率、较高的输出功率和较低的噪声。
它们在多个领域中得到广泛应用，包括医学、材料加工、通信和科学研究等。
在固体激光器中，激光通过在固体材料中激发原子或离子引起的电子跃迁来产生。
这些材料通常是晶体或玻璃，并且它们的结构和组成决定了激光器的性能和特性。
原理固体激光器的工作原理基于三个基本过程：吸收、放大和辐射。
首先，固体材料吸收外部激发源（例如光或电能）的能量。
这种能量转移导致材料的原子或离子中的电子被激发到更高的能级。
当电子处于这种高能级时，它们有望通过受激辐射产生辐射能量。
然后，在经历一系列非辐射过程后，高能级的电子通过自发辐射受激发射出激光光子。
这种发射过程又被称为光放大。
这些激光光子在光学谐振腔中来回反射，同时经历光放大过程，最终形成高功率、高能量的激光束。
固体材料固体激光器中常用的材料包括晶体和玻璃。
不同的材料具有不同的性质和应用。
1.晶体材料：晶体激光器最早使用的材料是人工合成的天然晶体，如红宝石 (ruby) 和人工蓝宝石 (sapphire)。
这些材料具有较高的光学透明性和较高的激光输出功率。
晶体激光器通常在固体材料中掺入外来的色心（如Cr3+）来调节激光输出的波长。
其他常见的晶体材料还包括掺铱的钛蓝宝石和掺钬的氧化铽。
2.玻璃材料：相比晶体材料，玻璃激光器具有更大的放大带宽和更高的辐射受激发射截面。
这意味着玻璃激光器可以实现更宽波长范围内的激光输出。
常见的玻璃材料包括钕玻璃、铽玻璃和铒玻璃。
无论是晶体材料还是玻璃材料，固体激光器的性能和特性都取决于材料的结构和化学成分。
应用领域固体激光器在多个领域中应用广泛。
1.医学：固体激光器被广泛用于医学领域，用于激光手术、皮肤美容、眼科手术和牙科治疗等。
例如，钕玻璃激光器被用于激光眼部手术，以纠正近视、远视和散光等眼部问题。
2.材料加工：固体激光器可以用于材料切割、焊接和打孔等加工过程。
固体激光器的原理及应用
固体激光器的原理及应用1.激活剂：固体激光器使用的激活剂通常为晶体或玻璃，其中掺杂了能量水平分布较宽的物质，如三价离子或四价离子等。
激活剂材料的选择取决于所需的激光波长和特定应用。
2.激发系统：通常使用光源来激发激活剂中的原子。
常见的激发方式包括光闪烁法、电子束激发法和光泵浦激发法。
通过这些激发方法，激发剂吸收光子能量，电子跃迁到激活态。
3.受激辐射：当激活剂中的元激发态处于足够的能级时，它们可以通过受激辐射过程发射光子。
这些光子的能级和相位与刺激光子的相同，也就是说，它们是同相且具有相同的波长和频率。
这样一来，受激辐射形成一个激光。
4.光反馈：激活剂中的光子在传播时经过光学谐振腔，其中包含两个镜子，一个是高反射镜，另一个是半透镜。
高反射镜反射大部分激光光子，使得光子在腔内来回传播。
半透镜透过一小部分激光光子，从而产生输出激光。
1.科学研究：固体激光器在科学研究领域中被广泛应用，例如用于制造实验所需的高能量激光束，用于研究宇宙、物质结构和基本粒子等领域。
2.医疗：固体激光器被用于医学领域中的手术和治疗过程。
例如，激光切割术、激光去除表皮术和激光治疗癌症等。
3.通信：固体激光器可用于光纤通信系统中。
其优点包括高功率、高效能和高数据传输速度，使其成为光纤通信的理想激光源。
4.材料加工：固体激光器可用于材料加工，如激光切割和激光焊接等。
由于其高能量密度和可控性，这些激光器可以精确地加工各种材料，包括金属、塑料和陶瓷等。
5.军事应用：固体激光器在军事领域中具有重要的应用，例如激光制导武器、激光测距仪和激光干涉测量等。
总的来说，固体激光器具有高能量密度、高效能、高重复频率和稳定的输出特性，因此在科学研究、医疗、通信、材料加工和军事等领域有着广泛的应用。
随着技术的发展，固体激光器在不同领域的应用前景将进一步拓展。
固体激光器及其应用
固体激光器及其应用
固体激光器是一种使用固体材料作为激光介质的激光器。
它通常由一个激活剂（通常是稀土元素）和一个基质组成。
当激活剂受到外部能量激发时，它会释放出光子并与基质中的原子相互作用，从而产生激光。
固体激光器具有以下一些特点：
1. 高功率输出：固体材料具有较高的能量存储密度，可以实现高功率激光输出。
2. 长寿命：固体材料的寿命通常较长，可以连续工作数千小时。
3. 较低的散射损耗：固体材料通常具有较小的散射损耗，可以实现高效的激光转换。
4. 宽波长范围：固体材料可以实现从紫外到近红外等多个波长范围的激光输出。
固体激光器有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 切割和焊接：固体激光器可以产生高功率激光束，用于金属切割和焊接工艺。
2. 材料加工：固体激光器可以用于玻璃、陶瓷、塑料等材料的微加工，如打孔、刻字等。
3. 医学领域：固体激光器可用于激光手术、激光治疗、激光诊断等医学应用。
4. 科研实验：固体激光器可用于物理学、化学等科研领域的实验研究，如光谱分析、原子冷却等。
5. 通信和雷达：固体激光器可以用于光纤通信、激光雷达等领域，实现高速数据传输和距离测量。
总而言之，固体激光器具有高功率、长寿命和宽波长范围等优点，其应用领域十分广泛，包括材料加工、医学、科研等多个领域。
固体激光器产生激光的原理
固体激光器产生激光的原理固体激光器（solid-state laser）是一种利用固态材料产生激光的设备。
它由激光介质、能量输运和放大系统、泵浦源和谐振器等组成。
固体激光器的工作原理主要包括泵浦机制、能级结构和受激辐射三个方面。
首先，固体激光器的泵浦机制是激发激光介质中的粒子从基态跃迁到激发态，产生激光所需的能量。
泵浦源通常采用电弧、氙灯、二极管激光器等，通过光的辐射、电子碰撞、能量传递等方式，将能量传递给激光介质。
其次，固体激光器的激光介质是关键部分，它能够将泵浦源提供的能量转化为激光辐射。
常见的固体激光介质包括人工合成的晶体（如掺钕(YAG)晶体、掺铥(YAG)晶体等）和玻璃材料（如掺铬铝酸盐玻璃、掺钕玻璃等）。
这些材料中掺入的杂质离子能够在吸收泵浦光能后，通过吸收光子能量升级到激发态。
其次，固体激光器的能级结构是激光产生的关键。
在激光介质中，存在一个能级结构，其中包含至少两个能级，即基态和激发态。
当泵浦光能量被吸收后，激光介质中的离子会跃迁到激发态能级。
在激发态能级中，离子存在弛豫过程，通过非辐射跃迁和辐射跃迁来释放能量。
其中的辐射跃迁就是固体激光器产生激光的关键步骤。
最后，受激辐射是固体激光器产生激光的关键步骤。
在激发态能级中，存在大量的激发态离子，它们会通过自发辐射跃迁回到基态能级，释放出能量。
同时，激发态离子还可以通过受激辐射的过程，被已经辐射的光子逼迫跃迁回到基态。
在这个过程中，新产生的光子与已有的光子具备相同的频率和相位，这种过程称为受激辐射。
受激辐射的光子与已有的光子一起振荡，形成光的相长干涉，从而增加光的强度和能量，形成激光束。
以上是固体激光器产生激光的基本原理。
固体激光器的波长取决于激光介质中杂质离子的能级结构和跃迁方式。
在实际应用中，固体激光器被广泛应用于医疗、激光切割、激光雷达、激光测距等领域，具有较高的光束质量、较高的功率和较好的可调谐性。
不同的固体激光介质和泵浦源的选择，可以实现不同波长的激光输出，满足不同领域的需求。
固体激光器的原理与应用
固体激光器的原理与应用固体激光器是一种利用固态材料作为激光介质的激光器。
它通过在固体介质中注入能量，激发材料内部的激活态粒子的跃迁，产生特定波长和相干性很强的光束。
固态激光器具有高效率、高功率、高可靠性和较长的寿命等优点，被广泛应用于科学研究、医学、材料加工、光通信等领域。
固体激光器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 产生激活态：固体激光器中使用的材料通常是由能级结构比较复杂的晶体或玻璃材料，例如Nd:YAG（钕：铝石榴石）晶体。
这些材料中的掺杂离子（如钕离子）被外部能量（例如光或电）激发，电子会从基态跃迁到较高能级的激活态。
2. 跃迁过程：激发态的离子会在非常短的时间内经历自发辐射跃迁，从能量较高的激发态回到能量较低的激活态，发出光子。
这个跃迁过程的能量差就对应着激光器的波长。
3. 反射：在材料两端镀有高反射镜和半反射镜，高反射镜可以使激光光束反射回材料，而半反射镜可以放出一部分激光光束。
4. 光增强：当激光光束通过激活态的材料时，会诱发更多的离子跃迁，产生更多的光子。
这个过程叫做光增强，光子数目可以指数级增加。
5. 输出激光：一部分光通过半反射镜射出，形成一束可见激光光束。
这个激光光束具有相干性好、方向性强、能量集中等特点。
固体激光器具有广泛的应用领域，以下是其中一些重要的应用：1. 科学研究：固体激光器在科学研究中扮演了重要的角色，例如用于光学测量、激光光谱学、光学材料研究等。
激光的高相干性和高功率使得这些应用成为可能。
2. 医学：固体激光器在医学领域有多种应用，例如激光医疗和激光手术。
激光可以用于治疗疾病、进行手术切割、癌症治疗等。
激光的高能量和精确性使得医生可以更好地进行操作。
3. 材料加工：固体激光器也被广泛应用于材料加工领域，例如激光切割、激光焊接、激光打标等。
激光的高能量密度可以使得材料瞬间加热，达到加工的目的，比传统加工方法更加精确和高效。
4. 光通信：固体激光器在光通信中扮演了重要的角色。
固体激光器研究特点和应用
固体激光器研究特点和应用固体激光器是一种利用固态材料作为激光介质的激光器。
与其他类型的激光器相比，固体激光器具有许多独特的特点和应用。
本文将重点介绍固体激光器的研究特点和应用。
一、研究特点1.高效能固体激光器具有高能量转换效率和高光束质量，这使得它们在很多应用中都具有重要的作用。
例如，在医学、工业和军事领域，固体激光器广泛用于切割、焊接、打孔、标记和测量等领域。
2.宽波长范围固体激光器可以产生多种波长的激光，包括可见光、红外线和紫外线等。
这使得它们可以用于许多不同的应用，例如医学成像、材料加工和光学通信等。
3.长寿命固体激光器的寿命通常比气体激光器和半导体激光器长得多。
这是由于固体激光器的稳定性更好，使用寿命更长。
因此，它们通常比其他类型的激光器更经济实用。
4.可调谐性固体激光器可以通过改变激光介质的性质来调节激光的波长和频率。
这使得它们可以用于多种应用，例如光学通信、光谱分析和材料加工等。
5.高功率输出固体激光器可以产生高功率的激光，这使得它们在需要大量能量的应用中非常有用。
例如，在工业领域，固体激光器通常用于切割和焊接等高功率应用。
二、应用1.医学固体激光器在医学领域有广泛的应用。
例如，它们可以用于眼科手术、皮肤治疗和牙齿美容等。
固体激光器的高功率输出和可调谐性使其成为一种理想的医疗工具。
2.工业固体激光器在工业领域中也有广泛的应用。
例如，它们可以用于金属加工、电子制造和汽车制造等。
固体激光器的高效能和高功率输出使其成为一种理想的工业工具。
3.军事固体激光器在军事领域中也有广泛的应用。
例如，它们可以用于导航、通信和武器系统等。
固体激光器的高功率输出和可调谐性使其成为一种理想的军事工具。
4.科学研究固体激光器在科学研究领域中也有广泛的应用。
例如，它们可以用于光学光谱学、量子光学和材料科学等。
固体激光器的高可调谐性和高功率输出使其成为一种理想的科研工具。
固体激光器具有高效能、宽波长范围、长寿命、可调谐性和高功率输出等独特的特点和应用。
固体激光器原理及应用
固体激光器原理及应用固体激光器是利用固体激光介质从激光管出射激光，其工作原理是通过在固体激光介质内注入能量激发原子或分子，使其处于激发态，当原子或分子从激发态跃迁至基态时，会放出激光辐射。
固体激光器具有输出功率高、波长选择范围广、重复频率高等优点，被广泛应用于材料加工、医学美容、通信、军事等领域。
固体激光器的工作原理如下：首先，通过外部能源（例如光或电）将能量输入到固体激光介质中，使其处于激发态。
当原子或分子处于激发态时，会发生跃迁，从而放出激光辐射。
这些激光光子在激光放大器中被不断放大，最终形成高功率的激光束。
通过激光输出装置，我们可以获得所需波长、功率和脉冲宽度的激光。
1.材料加工：固体激光器在材料加工领域有着重要的应用，可以用于切割、打孔、焊接、表面处理等工艺。
由于固体激光器输出功率高，能够在短时间内对材料进行高效加工，因此在工业生产中得到广泛应用。
2.医学美容：固体激光器在医学领域被用于皮肤治疗、脱毛、祛斑等美容项目。
激光束的高能量可以穿透皮肤表层，作用于深层组织，实现精确治疗效果。
3.通信：固体激光器在通信领域被用于光纤通信系统中，可以实现对光信号的发射、放大和调制，提高通信传输速率和距离。
4.军事：固体激光器在军事领域有着重要的应用，可以用于激光制导武器、激光测距、激光通信等领域，提高军事作战和侦察能力。
除了以上几个领域外，固体激光器还可以应用于科研、环境监测、光学仪器等领域，具有广泛的潜在应用价值。
在固体激光器的应用过程中，需要注意以下几点：1.固体激光器的稳定性：要保证固体激光器的光束输出稳定，功率均匀，波长一致，以满足各种应用的需求。
2.加强对固体激光器的保养和维护：固体激光器在长时间使用过程中会产生磨损或老化，需要定期维护，替换损坏部件，以延长使用寿命。
3.安全防护：固体激光器产生的高能量激光束对眼睛和皮肤有较强的危害性，使用时要做好防护工作，避免人员受伤。
总的来说，固体激光器在现代科技发展中扮演着重要的角色，其高功率、高功率密度和波长选择范围广等优点，使其在各个领域都有着广泛的应用前景。
大功率固体激光器的原理及应用
大功率固体激光器的原理及应用大功率固体激光器的原理基于激光的原理。
激光的产生需要两个条件：能级反转和受激辐射。
固体激光器中的固体材料通常是一些晶体或陶瓷形式，其中掺杂了一定的活性离子（如Nd3+、Yb3+等）。
这些活性离子通过光泵浦过程被激发到较高的能级，而后通过过程传递能量至基态能级，最终通过受激辐射产生激光。
具体而言，大功率固体激光器的主要原理如下：1.光泵浦：通过外部光源（如二极管激光器、闪光灯等）对固体材料进行光学激发，将活性离子从低能级激发到高能级，形成能级反转。
2.刺激辐射：由于能级反转，活性离子从高能级经过自发辐射或受到外界的辐射而返回到低能级。
在特定的波长和能级结构条件下，活性离子的辐射将受到受激辐射的促进，使得更多的光子被放大，并由此产生激光。
1.材料加工：由于其高能量、高亮度和可调谐的特点，大功率固体激光器广泛用于材料加工领域。
特别是在切割、焊接、打孔等高精度、高速度和高稳定性的加工过程中，固体激光器通常能够提供卓越的性能。
2.激光器打标：大功率固体激光器被广泛应用于激光打标领域。
通过调整激光的功率、频率和模式，可以实现对各类物品进行标记、雕刻和刻印。
这种非接触式的打标方式可以适用于各种材料，包括金属、塑料、陶瓷等。
3.军事应用：大功率固体激光器在军事领域也有重要应用。
例如，将固体激光器用于激光导引器、激光制导器、激光通信等系统。
其高功率和高能量密度可以实现远程目标识别、精确制导和激光防御等任务。
4.医疗领域：大功率固体激光器在医疗领域有广泛的应用。
例如，用于激光手术、激光激发和激光诊断等领域。
固体激光器可以提供高能量、高强度的激光束，以进行手术切割、封闭血管、清除肿瘤等。
综上所述，大功率固体激光器作为一种重要的光学器件，在多个领域都有广泛的应用。
通过光泵浦和受激辐射的原理，固体激光器能够产生高能量、高亮度和可调谐的激光。
未来随着科技的发展，固体激光器将继续发挥重要作用，并在更多领域创造更多的应用价值。
大功率全固态355nm紫外激光器研究
大功率全固态355nm紫外激光器研究一、本文概述随着科学技术的飞速发展，紫外激光器在科研、工业、医疗等领域的应用日益广泛，其中355nm波长的紫外激光器因其独特的物理特性在诸多领域表现出显著的优势。
特别是在高精度材料加工、生物医学研究、光电子器件制造等领域，大功率全固态355nm紫外激光器的需求日益迫切。
因此，开展大功率全固态355nm紫外激光器的研究，不仅具有重要的理论意义，也具有巨大的实际应用价值。
本文旨在深入研究大功率全固态355nm紫外激光器的设计、制造、性能测试等关键技术，并探讨其在实际应用中的可能性和挑战。
我们将首先回顾紫外激光器的发展历程，分析当前国内外在该领域的研究现状，并指出存在的问题和面临的挑战。
然后，我们将详细介绍大功率全固态355nm紫外激光器的设计原理和制造工艺，包括激光介质的选择、谐振腔的设计、泵浦方式的选择、热管理策略等关键技术。
在此基础上，我们将通过实验验证和优化激光器的性能，包括输出功率、光束质量、稳定性等关键指标。
我们将探讨大功率全固态355nm紫外激光器在各个领域的应用前景，以及未来研究方向和可能的技术突破。
本文的研究结果将为大功率全固态355nm紫外激光器的设计、制造和应用提供重要的理论支撑和实践指导，有望推动紫外激光器技术的发展和应用领域的拓展。
二、全固态355nm紫外激光器的基本原理与结构全固态355nm紫外激光器是一种基于固体增益介质和非线性光学晶体的高功率激光源。
其基本原理和结构涉及多个关键组成部分，包括泵浦源、增益介质、非线性光学晶体和谐振腔等。
泵浦源是全固态紫外激光器的能量来源，通常采用高功率的半导体激光器或光纤激光器。
泵浦光通过特定的光学系统被引入增益介质，以激发介质中的粒子跃迁至高能级，为后续的激光产生提供能量。
增益介质是激光器的核心部分，通常采用掺有稀土离子的晶体或玻璃材料。
在泵浦光的激发下，增益介质中的稀土离子发生受激辐射，产生与泵浦光波长不同的激光。
高功率全固态激光相关基础科学问题研究重大项目指南【模板】
附件12：“高功率全固态激光相关基础科学问题研究”重大项目指南高功率全固态激光在物理学、化学、材料科学、生命科学、环境科学、能源科学等国民经济、前沿科学研究方面具有重要应用；在激光雷达、光电对抗等国家安全领域更有重大的应用潜力。
为突破全固态激光器高功率化的发展瓶颈，解决全固态高功率激光的核心科学问题—“三高”（即高功率、高光束质量和高转换效率），迫切需要结合高平均功率、高峰功率等激光实验系统，开展激光材料、原理方案、关键技术等方面的基础研究，进一步发展光束时间、空间、频谱的控制技术。
本项目拟与国家“激光高技术及产业化”重大专项计划密切衔接，形成基础性研究与高技术研发的互动发展。
鼓励国内在高功率激光设计理论、单元技术和系统研制方面具有优势的研究所和大学联合申请，共同开展高功率固体激光技术与应用的创新研究一、科学目标针对高功率全固态激光的发展现状和国家安全及前沿科学研究的应用需求，开展激光材料、原理方案、关键技术等方面的基础研究，运用如热容、非线性和光束合成等核心原理和措施，解决全固态高功率激光的“三高”问题，突破全固态激光高功率化的发展瓶颈和光束时间、空间、频谱的控制技术；建立高平均功率全固态激光创新性实验平台，实现平均输出功率P>10 kW，光束质量因子β<6的全固态激光输出；研制大于100 GW的中红外激光技术集成系统，实现国际领先水平的高峰功率、高亮度、宽可调谐范围的技术性能；实验演示对红外材料和传感器的相互作用效应。
为实现更大功率可定标放大能力的固体激光输出奠定坚实的基础，促进全固态激光与其相关学科在这一领域的主要研究方向的交叉、融合和相互渗透，提高原始创新能力和国际影响力，为相关前沿科学研究项目提供科学依据和技术支撑。
二、研究内容（一）P >10 kW，β <6的全固态激光基础问题研究建立高平均功率激光工作物质的非线性热动力学模型，理论及实验研究激光工作物质及其膜层内的三维瞬态热力学特性，研究激光发射期间脉冲能量、光束质量等随时间变化的规律，分析造成激光功率下降、光束质量降低的物理实质。
固体激光器基本原理以及应用
量轻、效率高、性能稳定、可靠性好和寿命长
等优点，逐渐成为光电行业中最具发展前途的
领域。目前世界范围内销售的商品固体激光器 已有500 余种，但从1998 年开始，固体激光器 中的Nd:YAG 激光器的市场占有率和销售额已 升为第一位。
与传统灯泵浦固体激光器比较，全固化固体激 光器具有以下优点：
1) 转换效率高：由于半导体激光的发射波长与 固体激光工作物质的吸收峰相吻合，加之泵浦 光模式可以很好地与激光振荡模式相匹配，从 而光光转换效率很高，已达50％以上,光纤达 80%，整机效率也可以与二氧化碳激光器相当， 比灯泵固体激光器高出一个量级，因而全固化 固体激光器可省去笨重的水冷系统，体积小， 重量轻，结构紧凑，易于系统集成，性能价格 比高。
连续或脉冲
532, 1070, 1800-2000 高达2KW/高达1mJ
高达20%
基模 光斑细
功率/能量稳定 性 冷却方式 可靠性 维护周期 使用寿命 系统体积 光纤传输 设备成本 运行成本 技术
< 1.5% 风冷 最佳 无需维护 大于10 万小时 小巧紧凑 单模光纤 较高 较低 最新
二极管泵浦固体激光器
2
3)任意形状光纤激光器
为了克服双包层光纤激光器输出功率受 到限制，进一步提高输出功率，日本学 者率先开发出了一种任意形状光纤激光 器，有望获得千瓦量级的光纤激光器。 其方案是将光纤排放成盘状结构，大大 增加了泵浦光的利用面积，其有效利用 面积比纤芯端面和包层端面大得多。根 据光纤的排放方式不同，这类光纤激光 器又可分为盘状、片状、圆柱状、环状 和棒状等不同结构的光纤激光器。
高功率固体激光器冷却技术
高功率固体激光器冷却技术
高功率固体激光器是目前工业、医疗等领域广泛应用的重要设备
之一。
然而，随着激光功率不断提升，激光器的温度也相应上升，需
要采用高效的冷却技术来维持设备运行的稳定性。
目前，常用的固体激光器冷却技术包括水冷和风冷两种。
水冷利
用水的高热容和热导率，通过流动的水循环冷却激光器内腔，可实现
较高功率的冷却效果。
风冷则通过强制对流的方式，将空气吹入激光
器内腔，以降低其温度。
相比而言，水冷可以实现更高的冷却效率，
但在安装和维护上较为繁琐，且对水质要求较高；而风冷则操作简单，但冷却效率相对较低，限制了其在高功率激光器上的应用。
除此之外，还有一些新型的激光器冷却技术也在不断涌现。
例如，利用基板上的微通道和换热器实现的微渠道冷却技术，不仅能够实现
高效的冷却，还可以减小设备体积和重量，提高设备的集成度和稳定性。
此外，使用液态氮或液态氢等低温介质来冷却激光器的低温冷却
技术，也在一些高端应用领域得到广泛应用。
总的来说，冷却技术是决定高功率固体激光器性能和寿命的关键
因素之一。
随着技术的不断发展，我们可以期待更加高效、稳定的固
体激光器冷却技术的出现。
固体紫外激光器原理
固体紫外激光器原理一、概述固体紫外激光器是利用固体材料产生紫外激光的一种激光器。
其原理是通过激发固体材料中的活性离子或分子，使其跃迁到高能级，然后在受激辐射的作用下发射出紫外激光。
固体紫外激光器具有紫外光束质量好、光束稳定性高、脉冲宽度短等特点，广泛应用于光谱分析、材料加工、生物医学等领域。
二、固体材料选择固体紫外激光器的关键是选择适合的固体材料。
通常选择具有高能级跃迁能级的材料，如三氧化二铼、氟化氢钠、溴化锌等。
这些材料的能级跃迁能量与所需的紫外光能量匹配较好，能够有效地产生紫外激光。
三、能级跃迁过程固体紫外激光器的工作原理是通过能级跃迁过程来实现。
在固体材料中，活性离子或分子处于基态能级时，通过外界激发能量，使其跃迁到激发态能级。
然后，在受激辐射的作用下，激发态能级的活性离子或分子会发射出紫外激光，返回到基态能级。
这一过程是通过固体材料中的能级结构和激发源的作用来实现的。
四、激发源固体紫外激光器的激发源通常采用脉冲激光器。
脉冲激光器可以提供足够的能量，将固体材料中的活性离子或分子激发到激发态能级，从而产生紫外激光。
常用的脉冲激光器有Nd:YAG激光器、二极管激光器等。
这些激光器具有高能量、高功率、短脉冲宽度等优点，适合用于固体紫外激光器的激发源。
五、激光输出固体紫外激光器的激光输出通常是通过光学谐振腔来实现的。
光学谐振腔由输出镜和反射镜构成，能够将激发态能级发射的紫外激光进行反射和放大，形成激光输出。
输出镜通常具有高反射率，反射镜具有一定的透射率。
输出镜的反射率和反射镜的透射率可以根据需要进行调节，以控制激光的输出功率和波长。
六、应用领域固体紫外激光器具有紫外光束质量好、光束稳定性高、脉冲宽度短等特点，被广泛应用于光谱分析、材料加工、生物医学等领域。
在光谱分析中，固体紫外激光器可以用于荧光光谱、紫外吸收光谱等的检测。
在材料加工中，固体紫外激光器可以用于微细加工、激光打标等。
在生物医学中，固体紫外激光器可以用于细胞检测、组织成像等。
高功率固体激光器的设计与研究——以碟片激光器增益晶体的冷却方案为例
动 、 损耗 、 无 机械 部件 极少 、 寿命 长等优
点 ． 常 用 于 核 反 应 堆 等 。 图 ２为
Ｄ ｎ ｍ ｃ Ｓ公 司 开 发 的 Ｃ Ｕ用 液 态 ａ ａ ｉｓＡｐ Ｐ
传统 的 固体激 光器 相 比 ． 碟片 激光 器具 较 低 的温度 ． 否则 温度 过 高会 导致光 光 并 有很 多 优 势 ： 透镜 效 应 很 低 ， 片 激 效 率降 低 ． 且还 会导 致增 益介 质导 热 热 碟 光亮 度很 高 ：对泵 浦源 亮度 要求 低 、 电 高平均 功率 系 统 中 ： 内部强度 不 变 的 在 情 况 下 ．光束 横 截 面 与 输 出 功率 成 正 比： 深增 益饱 和避 免 了常见 于光 纤 激光 器 系统 中 的有 害背 向反射 ： 区横截 面 模 大． 可避 免一 些 由非线 性效 应所 引起 的 问题 。正是 由 于这些 优势 ． 片激光 器 碟 克服 了诸 多传 统 棒 状 增 益介 质激 光 器
在笔 者研 究 中 ． 将借 鉴各 领 域新 技 较好 的冷却 效果 金 刚石 导 热 ： 即以金 刚石 作 为导 热
术 改进碟 片 激光器 的冷却 方案 ． 以实 现 接 触 面 区 域 的 附 加 热 阻
材料． 其技 术亮 点 在于金 刚石极 高 的导 热率 （ 达 ２ ０ ｗ ｍ・ 。 高 ３０ ／ Ｋ） 该技 术现 已经
图 １ 上 右 为 Ｌ Ｄ 阵 列 。 左 为 金 刚 石 散热 Ｅ 上
碟 片激光 器 近期 主要 研究 成果 有 ：
热管 将 发 热 物 体 的热 量 迅 速 传递 到热
源外 ，其 导热 能力 超过 任何 已知金 属 。
yag固体激光器
yag固体激光器YAG激光器YAG激光器1. 简介YAG固体激光器（Yttrium Aluminum Garnet固体激光器）是一种基于YAG晶体的固态激光器。
它是一种广泛应用于科研、工业和医疗领域的激光器，具有高效、稳定和可靠的特点。
2. 工作原理YAG固体激光器利用镜面反射和受激辐射的原理来产生激光。
其工作原理如下：1. 激光器的激活介质是YAG晶体，它通常被掺入一定浓度的镱（Ytterbium）金属离子。
这样的掺杂能够有效提高激光器的发光效率。
2. 激光器通过外部的激光二极管或者闪光灯来提供激发能量，将镱离子激发到高能级。
3. 当镱离子回到低能级时，会通过受激辐射的过程释放出一束窄带宽的光子，产生激光。
3. 特点和优势YAG固体激光器具有以下特点和优势：3.1 高效率和高能量YAG固体激光器能够产生高能量的激光束，通常能够提供几百瓦到几千瓦的功率输出。
其高效率和高能量的特点使得它在工业切割、焊接和材料加工等领域具有广泛应用。
3.2 高稳定性和长寿命由于YAG固体激光器采用固体晶体作为激活介质，并且没有易损耗的部件，所以具有高稳定性和长寿命的特点。
它能够经受长时间工作而不损坏，适用于需要连续运行的应用。
3.3 窄带宽和高光束质量YAG固体激光器产生的激光束具有较窄的谱带宽和高光束质量，能够提供高度集中的能量，适用于需要高精度和高质量的应用，如精密加工和医疗激光治疗。
3.4 多功能和可定制化YAG固体激光器可以根据不同应用的需求进行定制，可以调节输出功率、输出波长和脉冲宽度等参数。
同时，它可以通过改变光学腔的设计来实现不同的光束形式，如高斯光束或平顶光束。
4. 应用领域YAG固体激光器应用广泛，以下是一些主要应用领域的例子：4.1 工业制造YAG固体激光器在工业制造领域被广泛用于金属切割、焊接和打孔等应用。
由于其高能量和高光束质量，能够在较短的时间内完成高精度和高质量的加工。
4.2 医疗治疗YAG固体激光器在医疗领域被用于激光治疗和激光手术。
1001092620
第36卷，增刊红外与激光工程2007年6月、，01．36Suppl咖t I Il行眦d锄d k略e r Engi n∞r i ng J u n．20(17高功率固体激光器关键技术姜东升(固体激光技术国家级重点实验室，北京100015)摘要：高功率固体激光器技术发展迅速，新材料、新体制的固体激光器不断涌现，从而使战术激光武器有望进入电激励的固体激光器时代。
评述和比较了热容型固体激光器、新型二极管泵浦薄板条激光器、光纤激光器等三种高功率固体激光器的技术方案、技术途径和涉及的关键技术，对发展100kw级固体激光器的关键技术和研究基础进行了分析，并对高功率固体激光器及其中间成果的可能应用前景进行了描述。
关键词：热容激光器；薄板条激光器；光纤激光器可调谐T E AC02激光器技术曲彦臣，任德明，赵卫疆，刘逢梅，胡孝勇(哈尔滨工业大学光电子技术研究所，黑龙江哈尔滨150080)摘要：近年发展起来的激光差分吸收雷达用于遥测大气污染状况，可获得大气污染物浓度的时空分布，这对了解大气污染的分布实况、寻找主要大气污染来源、防治大气污染等均有很重要的价值．TE A C02激光器工作在9～11岬l的红外波段，大部分大气污染物和化学物质的特征吸收谱都在此波段内。
高重复率可调谐的Ⅱ’A C02激光器的研制已成为C02激光差分吸收雷达的关键技术。
差分吸收雷达从探测方式上可分为相干探测和直接探测方式，其中直接探测方式又可分为后向地物反射方式和距离分辨方式．早期，由于单台激光器快调谐问题尚未解决，一般都采用多台波长固定的c02激光器组合使用．随着快速调谐技术的发展，差分吸收雷达系统开始采用单台c02激光发射器。
这就使差分吸收雷达系统更加趋于小型化和实用化。
利用符合1E Ac02激光器内多种激光混合气体组分的五温度、六温度模型速率方程理论，详细分析了，I E A c02激光器的动力学过程，确定激光谐振腔初始条件后，计算了激光器的各种输出特性。
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万 方数据
高功率固体激光器关键技术
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 姜东升 固体激光技术国家级重点实验室,北京,100015 红外与激光工程 INFRARED AND LASER ENGINEERING 2007，36(z1) 0次
本文链接：/Periodical_hwyjggc2007z1104.aspx 授权使用：广东工业大学图书馆(gdgydxtsg)，授权号：b96ca4ce-4687-4885-abb7-9f0d016b618f 下载时间：2011年6月25日
此波段内。高重复率可调谐的Ⅱ’ＡＣ０２激光器的研制已成为Ｃ０２激光差分吸收雷达的关键技术。 差分吸收雷达从探测方式上可分为相干探测和直接探测方式，其中直接探测方式又可分为后向 地物反射方式和距离分辨方式．早期，由于单台激光器快调谐问题尚未解决，一般都采用多台波长 固定的ｃ０２激光器组合使用．随着快速调谐技术的发展，差分吸收雷达系统开始采用单台ｃ０２激光 发射器。这就使差分吸收雷达系统更加趋于小型化和实用化。 利用符合１ＥＡ ｃ０２激光器内多种激光混合气体组分的五温度、六温度模型速率方程理论，详细 分析了，ＩＥＡｃ０２激光器的动力学过程，确定激光谐振腔初始条件后，计算了激光器的各种输出特性。 激光器输出脉冲参数如峰值功率、粒子数反转、光强、激光能量等均为时间的函数，并且随着输入 参数（气压、温度、耦合输出镜反射率等）的不同而作相应的变化。根据理论计算结果，设计研制了 两台高重频快调谐ＴＥＡ Ｃ０２激光器，分别采用高频步进电机驱动光栅和扫描振镜＋光栅的技术方案 实现了激光的快调谐输出。 设计了小型化高重复率可调谐的Ⅱ＇Ａ ｃ０２激光器，激光谐振腔长５５ ｃｍ，采用高频步进电机驱 动光栅法，预电离方式为表面电晕紫外预电离，实验得到激光器的一级调谐输出谱线５０余条，激光 脉冲输出能量３０一１００ Ｊ，峰值功率Ｏ．３—１ ｗ，谱线分布于９Ｒ、９Ｐ、１０Ｒ、ｌｏＰ四个谱区。单片机控 制在单台Ｃ０２激光器上实现快速调谐输出波长不同的激光脉冲，不同谱线的输出时间间隔约１０ｍｓ。 采用扫描振镜＋光栅的调谐技术，又研制了一种双通道放电激励折叠腔Ⅱ’Ａ Ｃ０２激光器。详细
第３６卷，增刊
、，０１．３６
Ｓｕｐｐｌ咖ｔ
红外与激光工程
ＩＩｌ行眦ｄ锄ｄ ｋ略ｅｒ
Ｅｎｇｉｎ∞ｒｉｎｇ
２００７年６月
Ｊｕｎ．２０（１７
高功率固体激光器关键技术
姜东升
（固体激光技术国家级重点实验室，北京１０００１５） 摘要：高功率固体激光器技术发展迅速，新材料、新体制的固体激光器不断涌现，从而使战术 激光武器有望进入电激励的固体激光器时代。评述和比较了热容型固体激光器、新型二极管泵浦薄 板条激光器、光纤激光器等三种高功率固体激光器的技术方案、技术途径和涉及的关键技术，对发 展１００ｋｗ级固体激光器的关键技术和研究基础进行了分析，并对高功率固体激光器及其中间成果的 可能应用前景进行了描述。 关键词：热容激光器； 薄板条激光器； 光纤激光器
可调谐ＴＥＡ Ｃ０２激光器技术
曲彦臣，任德明，赵卫疆，刘逢梅，胡孝勇
（哈尔滨工业大学光电子技术研究所，黑龙江哈尔滨１５００８０）
摘要：近年发展起来的激光差分吸收雷达用于遥测大气污染状况，可获得大气污染物浓度的时 空分布，这对了解大气污染的分布实况、寻找主要大气污染来ＥＡＣ０２激光器工作在９～１１岬ｌ的红外波段，大部分大气污染物和化学物质的特征吸收谱都在