激光器件与技术部分习题39页PPT
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激光技术PPT模板讲义
PTM运转方式： 1. 优点：脉冲宽度窄,峰值功率高 2. 缺点：能量释放时刻难以控制,脉冲噪声大,光束质量难控制
5.3.4 调Q技术的其它功能
调Q的基本功能是获得窄脉宽、高峰值功率的巨脉冲，Q开关不 仅能有效的控制激光能量和功率特性,还可以控制激光的空间和 频率特性
1. 选横模的功能:在临界激光 预激光 状态产生基横模种子,接着Q 开关完全打开,使种子放大,得到功率足够高的基横模激光，
5.4.2 调Q晶体的电极结构
1. KDP类晶体大多采用纵向应用,采用环状电极结构， 2. LN类晶体采用横向应用,采用平板电极结构，
5.4.3 对激光工作物质的要求
1. 储能密度高,上能级寿命长， 2. 抗损伤阈值高，
5.4.4 对光泵浦灯的要求
1. 效率高,与激光工作物质光谱匹配好， 2. 寿命长,可靠性高，
2. 选单纵模的功能 3. 开始时,Q开关处于不完全关闭的状态，在靠近中心频率附近
形成单纵模振荡,而后Q开关完全打开,以之为种子获得单纵模脉 冲激光输出，
第四节 设计电光调Q激光器应考虑的问题
5.4.1 调Q晶体材料的选择
1. 消光比高,晶体折射率的均匀性好 2. 透过率高， 3. 半波电压低,驱动功率低， 4. 抗破坏阈值高， 5. 晶体防潮,KDP类晶体易潮解,LN晶体不潮解
实现方式一：
1. 储能过程 首先电光晶体上不加电压,积累反转粒子数,而后在电光晶体上加 上半波电压,Q值突增,激光振荡迅速形成，
2. 释放过程 当腔内激光振荡的光子密度达到最大值时,迅速撤去晶体上的电 压,腔内存储的最大光能量瞬间透过棱镜P2而耦合输出，
实现方式二：
1. 储能过程 首先电光晶体上加/4电压,Q开关处于关闭状态,积累反转粒子 数,而后瞬间撤去电压,Q值突增,激光振荡迅速形成，
2024年度激光原理及应用PPT课件
4
激光的相干性比普通光 强很多，可用于精密测 量和全息照相等领域。
激光器组成及工作原理
激光器组成
激光器一般由工作物质、激励源和光学谐振腔三部分组成。
2024/3/24
工作原理
在激励源的作用下，工作物质中的电子被激发到高能级，形 成粒子数反转分布。当这些电子从高能级跃迁到低能级时， 会辐射出与激励源频率相同的光子，并在光学谐振腔内得到 放大和反馈，最终形成稳定的激光输出。
激光雷达
测距、成像、识别等多元化应 用
激光显示
高清晰度、大色域、节能环保
激光制造
高精度、高效率、无接触加工
2024/3/24
10
激光器类型及其特
03
点分析
2024/3/24
11
固体激光器
01
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质（ 如晶体、玻璃等）中的粒 子，实现粒子数反转并产 生激光。
2024/3/24
根据实际需要，还可选择佩戴耳塞、手套 等个人防护装备，以降低激光对其他部位 的危害。
2024/3/24
24
未来发展趋势预测
06
与挑战分析
2024/3/24
25
新型激光器研发方向探讨
2024/3/24
新型材料激光器
探索新型增益介质，如量子点、二维材料等，提高激光器的性能 。
微型化与集成化
发展微型激光器，实现与其他光电器件的集成，推动光电子集成技 术的发展。
1960年，美国物理学家 梅曼制造出第一台红宝 石激光器
现代激光技术突破与创新
光纤激光器
高功率、高效率、光束质量好
量子级联激光器
覆盖中红外到太赫兹波段
2024/3/24
激光的相干性比普通光 强很多，可用于精密测 量和全息照相等领域。
激光器组成及工作原理
激光器组成
激光器一般由工作物质、激励源和光学谐振腔三部分组成。
2024/3/24
工作原理
在激励源的作用下，工作物质中的电子被激发到高能级，形 成粒子数反转分布。当这些电子从高能级跃迁到低能级时， 会辐射出与激励源频率相同的光子，并在光学谐振腔内得到 放大和反馈，最终形成稳定的激光输出。
激光雷达
测距、成像、识别等多元化应 用
激光显示
高清晰度、大色域、节能环保
激光制造
高精度、高效率、无接触加工
2024/3/24
10
激光器类型及其特
03
点分析
2024/3/24
11
固体激光器
01
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质（ 如晶体、玻璃等）中的粒 子，实现粒子数反转并产 生激光。
2024/3/24
根据实际需要，还可选择佩戴耳塞、手套 等个人防护装备，以降低激光对其他部位 的危害。
2024/3/24
24
未来发展趋势预测
06
与挑战分析
2024/3/24
25
新型激光器研发方向探讨
2024/3/24
新型材料激光器
探索新型增益介质，如量子点、二维材料等，提高激光器的性能 。
微型化与集成化
发展微型激光器，实现与其他光电器件的集成，推动光电子集成技 术的发展。
1960年，美国物理学家 梅曼制造出第一台红宝 石激光器
现代激光技术突破与创新
光纤激光器
高功率、高效率、光束质量好
量子级联激光器
覆盖中红外到太赫兹波段
2024/3/24
激光原理与技术完整ppt课件
够存在于腔内的驻波(以某一波矢k为标志)称为电磁被的模式或光波模。一种模式是电
磁波运动的一种类型，不同模式以不同的k区分。同时，考虑到电磁波的两种独立的偏振，
同一波矢k对应着两个具有不同偏振方向的模。
精选ppt
9
下面求解空腔v内的模式数目。设空腔为V=ΔxΔyΔz的立方体，则沿三个
坐标轴方向传播的波分别应满足的驻波条件为
第八章 激光器特性的控制和改善
8.1 模式选择 8.2 频率稳定 8.3 Q调制 8.4 注入锁定 8.5 锁模
精选ppt
5
第九章 激光器件
9.1 固体激光器 9.2 气体激光器 9.3 半导体激光器 9.4 染料激光器
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6
第一章 激光的基本原理
本章概激光器基本原理。讨论的重点是光的相干性和光波模式的联系、光的受激辐
（1.1.4）
式中E0为光波电场的振幅矢量，ν为单色平面波的频率，r为空间位置坐标矢量，k为波
矢。而麦克斯韦方程的通解可表为一系列单色平面波的线性叠加。
在自由空间，具有任意波矢k的单色平面波都可以存在。但在一个有边界条件限制的
空间V(例如谐振腔)内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k的平面单色驻波。这种能
第六章 激光器的放大特性
6.1 激光放大器的分类 6.2 均匀激励连续激光放大器的增益特性 6.3 纵向光均匀激励连续激光放大器
的增益特性 6.4 脉冲激光放大器的增益特性 6.5 放大的自发辐射（ASE） 6.6 光放大的噪声
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4
第七章 激光振荡的半经典理论
7.1 激光振荡的自洽方程组 7.2 原子系统的电偶级距 7.3 密度距阵
二、光波模式和光子状态相格 从上面的叙述已经可以看出，按照量子电动力学概念，光波的模式和光子的状态是等
最新激光原理-激光技术教学讲义ppt
图21.1. -73 Q开关激光脉冲建立过程
在泵浦过程的大部分时间里谐振腔处于低Q值(Qo)状态，故阈值很 高不能起振，从而激光上能级的粒子数不断积累，直至 t0时刻， 粒子数反转达到最大值△ni，在这一时刻，Q值突然升高(损耗下 降)，振荡阈值随之降低，于是激光振荡开始建立。由于此△ni >>△nt(阈值粒子反转数)，因此受激辐射增强非常迅速，激光介质 存储的能量在极短的时间
设三个振动频率分别为ν1 、 ν2 、 ν3 的三个光波沿同一方向传播，
且有关系式： ν3=3ν1，
ν2= 2ν1 , E1 = E 2 =E3 = E0
若相位未锁定，则此三个不
E(t)
v3=3v1, v2=2v1， 初相位无 规 律
E0
-E0
I(t)
v2 v3
v1
同频率的光波的初位相 1 、 2 、 3 彼此无关，如左图， 由于破坏性的干涉叠加，所
可以推得总光强：
N 2
E
2 m
该式说明了平均光强是各个纵模光强之和,每
个脉冲的宽度 约为：
1
q
假如各个模的振幅及相位都固定，也可推得输出脉冲的峰值功率
正比于
N
2
E
2 0
，因此，由于锁模，峰值功率增大了N倍。
每个脉冲的宽度
窄的锁模脉冲。
1 1 , 可见增益线宽愈宽，愈可能得到
N q
二、锁模的基本原理 先看三个不同频率光波的叠加：Ei = E0cos(2π νi t+ i ) i=1,2,3
21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速宽带海量的光通信以及网络通信并将引发一场照明技术革命小巧可靠寿命长节能半导体led发光将主导市场此外将推出品种繁多的光电子消费类产品如vcddvd数码相机新型彩电掌上电脑电子产品智能手机手持音响播放设备摄影投影和成像办公自动化光电设备如激光打印传真和复印等以及新型的信息显示技术产品如crtlcd及pdpfedoel平板显示器等并进入人们的日常生活中
【精品课件】光电子技术(激光器件).pptx
Pth n2th A21VRh p lcab1 ........(1.2 10)
29
三种工作物质的阈值比较
工作物质尺寸：Φ6mm×100mm，损耗系数α＝0.01， 输出镜透射率T＝0.5，ηL＝0.5，ηc＝0.8，ηab＝0.2
参数
σ21（cm2） νp（S－1） ntot(cm-3) η0 Δnth(cm-3) n2th(cm-3) Eth(J)
21 0 A21 / 4 2n2
g n 21......................(1.2 2)
高斯线型
21 0 A21 ln 2 / 4 2n2
22
固体激光器阈值
受激辐射截面
红宝石 2.5E-20 cm2
Nd3+:YAG
27~88E-20 cm2
Nd3+:Glass 3E-20 cm2
20
100% I0
工作物质
固体激光器的阈值
R
I’ l
I ' I0 Re2(g )l
Re 1 阈值条件：
2(g )l
21
固体激光器阈值
gth
1 2l
ln
1 R
.................(1.2 1)
洛仑兹线型中心频率处的增益系数：
g
n
0 A21 4 2n2
其中，n
n2
g2 g1
n1
n为激光工作介质中的折射率
E1
E0
b) 四能级
量子效率0
亚稳态发射的荧光光子数 工作物质从光泵吸收的光子数
1
2
三能级1
=
S32 S32 +A31
2
A21 A21 S21
激光原理与技术PPT课件
激光手术
阐述激光手术在眼科、神 经外科等领域的应用及优 势，如精度高、创伤小等 。
05
CATALOGUE
激光测量与检测技术
激光干涉测量技术
1 2
干涉测量原理
利用激光的相干性，通过干涉条纹的变化来测量 长度、角度等物理量。
干涉测量系统组成
包括激光器、分束器、反射镜、探测器等部分。
3
干涉测量技术应用
时间特性
激光束的时间特性包括脉冲宽度、重复频率和稳定性等。其中，脉冲宽度决定 了激光的峰值功率和能量，重复频率则影响了激光的平均功率。稳定性则是确 保激光束在长时间内保持一致性的关键因素。
激光束的调制与偏转技术
调制技术
通过对激光束进行幅度、频率或相位等调制，可以实现信息 的加载和传输。常见的调制方式包括振幅调制、频率调制和 相位调制等。这些调制技术使得激光束能够携带更多的信息 ，并在通信、传感等领域得到广泛应用。
对皮肤的危害
长时间或高强度激光照射皮肤， 可能导致皮肤烧伤、色素沉着、 皮肤癌等严重后果。
激光安全标准与防护措施
激光安全标准
国际电工委员会（IEC）和美国激光产品安全标准（ANSI）等制定了激光产品的 安全标准，包括激光等级分类、安全警示标识、使用说明等。
防护措施
使用激光产品时，应佩戴合适的防护眼镜或面罩，避免直接照射眼睛或皮肤；同 时，应在激光工作区域内设置明显的安全警示标识，提醒他人注意安全。
偏转技术
激光束的偏转技术主要是通过改变激光束的传播方向来实现 。常见的偏转方式包括机械偏转、电光偏转和声光偏转等。 这些偏转技术使得激光束能够灵活地指向目标，并在激光雷 达、光学扫描等领域发挥重要作用。
激光束的聚焦与整形技术
激光器件与技术
激光器件与技术第一章〔局部〕小考1、激光英文是laser 是light amplification by stimulated emission of radiation2、普通光源是自发辐射的非相干光，激光是受激辐射的相干光3、激光具有高方向性，高单色性，高亮度性4、国际上1960年梅曼研制出第一台激光器，是红宝石激光器5、气体碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，弹性碰撞使粒子速度和方向改变，没改变内能，非弹性碰撞改变内能用于粒子的激发和电离6、当电子与原子发生弹性碰撞，电子只有一小局部能量交给原子，当电子与原子发生非弹性碰撞，电子几乎将全部动能交给原子用于激发和电离7、电离几率定义为电子使原子电离的次数和电子与原子总碰撞次数之比8、e +He e+e H '〔120s 〕属于第一类非弹性碰撞，电子使基态原子激发9、e+g H 'e++Hg +e 是电子与激发原子碰撞产生逐次电离10、e H '+NeHe+e N '-∞∆E 属于第二类非弹性碰撞中的共振转移激发11、e H '+cd He+〔+cd 〕+e 属于第二类非弹性碰撞中的潘宁效应12、+Ne +Ar e N ++Ar +E ∆属于第二类非弹性碰撞中的非对称转荷过程 13、消电离可分为体积复合、管壁复合、电极复合14、带电粒子在气体中的运动形式为热运动、扩散运动、迁移运动15、自持放电的条件11-e r d =∂）（激光器件第二局部小考1、按工作物质的不同，把气体激光器划分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器三种类型2、原子气体激光器是用氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体作为工作物质的器件。
其波长范围从216.3μm到410.0μm。
3、He-Ne激光器主要有632.8nm的红光，1.15um和3.39um的红外光，它具有很好的单色性、方向性和稳定性4、He-Ne激光器有放电管、谐振腔和鼓励电源三大局部组成。
激光技术ppt课件
超快激光技术面临的挑战主要包括如何提高激光器的重复 频率和稳定性，如何降低制造成本和提高生产效率，以及 如何解决超快激光对材料和环境的影响等问题。
光子晶体与光子集成电路
光子晶体是指具有光子带隙的人工微结构材料，能够控制光子在特定频率范围内 的传播。光子集成电路则是指将光子器件集成在一块芯片上，实现光子器件之间 的相互作用和光子信号的处理。
光动力治疗
利用特定波长的激光激活 光敏剂，产生光化学反应 ，杀伤病变细胞，常用于 治疗肿瘤等疾病。
激光美容
利用激光的能量对皮肤进 行美白、祛斑、除皱等治 疗，具有无创、无痛、无 副作用等优点。
激光雷达
激光雷达测距
利用激光对目标进行测距，具有精度 高、响应速度快等优点，常用于地形 测绘、无人驾驶等领域。
光器。
激光器的性能参数
输出功率
表示激光器的输出能量，单位 为瓦特。
光束质量
表示激光束的发散角、光束直 径和光束质量因子等参数。
波长与光谱宽度
表示激光的频率范围和光谱宽 度。
稳定性与可靠性
表示激光器的稳定性和可靠性 ，包括温度稳定性、寿命和故
障率等参数。
03 激光技术的基本特性
激光的相干性
相干性定义
相干性描述了光波之间的相互影响和关联程度。在激光中，相干性 是指光波在时间和空间上的有序性和规则性。
相干性的重要性
相干性决定了激光的干涉和衍射现象，是实现激光高精度、高效率 加工的关键因素。
相干性的应用
利用激光的相干性，可以实现干涉测量、光学通信、全息成像等技 术。
激光的偏振性
偏振性的定义
偏振性是指光波的电矢量或磁矢 量在传播方向上的振动特性。在 激光中，偏振态是指光波电矢量
光子晶体与光子集成电路
光子晶体是指具有光子带隙的人工微结构材料，能够控制光子在特定频率范围内 的传播。光子集成电路则是指将光子器件集成在一块芯片上，实现光子器件之间 的相互作用和光子信号的处理。
光动力治疗
利用特定波长的激光激活 光敏剂，产生光化学反应 ，杀伤病变细胞，常用于 治疗肿瘤等疾病。
激光美容
利用激光的能量对皮肤进 行美白、祛斑、除皱等治 疗，具有无创、无痛、无 副作用等优点。
激光雷达
激光雷达测距
利用激光对目标进行测距，具有精度 高、响应速度快等优点，常用于地形 测绘、无人驾驶等领域。
光器。
激光器的性能参数
输出功率
表示激光器的输出能量，单位 为瓦特。
光束质量
表示激光束的发散角、光束直 径和光束质量因子等参数。
波长与光谱宽度
表示激光的频率范围和光谱宽 度。
稳定性与可靠性
表示激光器的稳定性和可靠性 ，包括温度稳定性、寿命和故
障率等参数。
03 激光技术的基本特性
激光的相干性
相干性定义
相干性描述了光波之间的相互影响和关联程度。在激光中，相干性 是指光波在时间和空间上的有序性和规则性。
相干性的重要性
相干性决定了激光的干涉和衍射现象，是实现激光高精度、高效率 加工的关键因素。
相干性的应用
利用激光的相干性，可以实现干涉测量、光学通信、全息成像等技 术。
激光的偏振性
偏振性的定义
偏振性是指光波的电矢量或磁矢 量在传播方向上的振动特性。在 激光中，偏振态是指光波电矢量
最新第五章 激光基本原理和与特性器件PPT课件
• 原子从一个能级跳到另一个能级的过程称为原子的跃迁。 这一跃迁必然伴随发生原子与外界交换能量的过程。当原 子从低能级跃迁到高能级时将从外界吸收能量，反之将向 外界释放能量。当然，原子的跃迁不是在任何两个能级之 间都能实现的，而只在满足所谓“选择定则”的能级之间 才能实现，且各能级间跃迁的几率也并不一致，有的大， 有的却小。
• 为了讨论问题的方便，我们只考虑原子的两个能级 E 1和E 2 （E 2 > E 1）（因为对于给定的辐射跃迁总是发生在某两个 能级间），并假定两个能级符合跃迁的选择定则。
粒子能级之间的辐射跃迁
• 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收 或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。
• 微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立 的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态 （或者简单地表述为处在某一个能级上）。与光子相互作 用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收 或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频 率为=△E/h（h为普朗克常量）。
转。只有具有两个以上与反转有关能级的介质才能实现粒子
数反转，具有这种特殊能级结构的介质称激活介质。由于外
界能源的激励不断把激活介质中低能态的粒子激发到高能态，
从而出现在亚稳态的粒子积累。当达到它与某一低能态之间
的反转分布时，若有频率
E 的2 光E 1 子h(来自外界或自发
辐射)在介质中沿某一方向传播，由于其“刺激”作用而导致• •其方向与光速一致。Pmch
• 由此可知，光子具有粒子的特征，是一种基本粒子。但由 于没有速度为零的光子，因此光子没有静止质量，表明它 又与电子、质子、中子等不同，它不是实物粒子，而是一 种与波动相联系着的能量微粒。
• 为了讨论问题的方便，我们只考虑原子的两个能级 E 1和E 2 （E 2 > E 1）（因为对于给定的辐射跃迁总是发生在某两个 能级间），并假定两个能级符合跃迁的选择定则。
粒子能级之间的辐射跃迁
• 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收 或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。
• 微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立 的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态 （或者简单地表述为处在某一个能级上）。与光子相互作 用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收 或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频 率为=△E/h（h为普朗克常量）。
转。只有具有两个以上与反转有关能级的介质才能实现粒子
数反转，具有这种特殊能级结构的介质称激活介质。由于外
界能源的激励不断把激活介质中低能态的粒子激发到高能态，
从而出现在亚稳态的粒子积累。当达到它与某一低能态之间
的反转分布时，若有频率
E 的2 光E 1 子h(来自外界或自发
辐射)在介质中沿某一方向传播，由于其“刺激”作用而导致• •其方向与光速一致。Pmch
• 由此可知，光子具有粒子的特征，是一种基本粒子。但由 于没有速度为零的光子，因此光子没有静止质量，表明它 又与电子、质子、中子等不同，它不是实物粒子，而是一 种与波动相联系着的能量微粒。
长春理工大学激光技术习题.ppt
损耗周期T应为多大？每个脉冲的能量与调制器放在紧靠端面镜子处 的情况有何差别？ 有一个多纵模激光器纵模数是1000个，激光器的腔长为1.5m，输出 的平均功率为1W，认为各纵模振幅相等。 （1）试求在锁模情况下，光脉冲的周期、宽度和峰值功率各是多少？ （2）采用声光损耗调制元件锁模时，调制器上加电压V(t)=Vmcos(ωmt)， 试问电压的频率是多大？
望？
第1章 激光调制与偏转技术
1.1 调制的基本概念
1.1.1 振幅调制 1.1.2 频率调制和相位调制
1.2 电光调制
1.2.1 电光1调.1.制3 强的度物调理制基础
1.3 声光调制
1.2.2 1.3.1
电声光光1强调.1.度制4 脉调的冲制物调理制基础
1.2.3 1.3.2
电声光光1相互.1.位作5 脉调用冲制的编两码种调类制型
一个声光调Q器件(L=50mm,H=5mm)是用熔融石英材料 做成的，用于连续YAG激光器调Q。已知声光器件的电 声转换效率为40%,求(1) 声光器件的驱动功率Ps应为多大？ (2) 声光器件要工作于布拉格衍射区，其声场频率应为多 少？
设计声光Q开关需要考虑哪些因素？
答案：
sinB
2ns
2nvs
11106
1064 2 632.8
37.4W
Ps
1 2
H L
1 M2
2
若声光器件的电声转换效率为40%， 则所需声光器件的驱动功率为(实际上为所需加的电功率)：
37.4 93.5W 0.4
声光器件要工作于布拉格衍射区，其声场频率的大小 应该由判据来定，即L 2L0。而L0=λs2/λ=vs2/(fs2λ)
激光技术 习题
长春理工大学 电子科学与技术系
望？
第1章 激光调制与偏转技术
1.1 调制的基本概念
1.1.1 振幅调制 1.1.2 频率调制和相位调制
1.2 电光调制
1.2.1 电光1调.1.制3 强的度物调理制基础
1.3 声光调制
1.2.2 1.3.1
电声光光1强调.1.度制4 脉调的冲制物调理制基础
1.2.3 1.3.2
电声光光1相互.1.位作5 脉调用冲制的编两码种调类制型
一个声光调Q器件(L=50mm,H=5mm)是用熔融石英材料 做成的，用于连续YAG激光器调Q。已知声光器件的电 声转换效率为40%,求(1) 声光器件的驱动功率Ps应为多大？ (2) 声光器件要工作于布拉格衍射区，其声场频率应为多 少？
设计声光Q开关需要考虑哪些因素？
答案：
sinB
2ns
2nvs
11106
1064 2 632.8
37.4W
Ps
1 2
H L
1 M2
2
若声光器件的电声转换效率为40%， 则所需声光器件的驱动功率为(实际上为所需加的电功率)：
37.4 93.5W 0.4
声光器件要工作于布拉格衍射区，其声场频率的大小 应该由判据来定，即L 2L0。而L0=λs2/λ=vs2/(fs2λ)
激光技术 习题
长春理工大学 电子科学与技术系
激光元器件详细介绍精品PPT课件
1.4其他气体激光器
• Ar离子激光器
– 蓝绿光区，488.0nm和514.5nm是常用的谱线 – 大电流弧光放电激发
26
27
1.4其他气体激光器
• 准分子激光器
– 惰性气体原子受到激发时，由于电子被激发到更高的 轨道上而打破最外的满层电子分布时，可以和另一个 原子形成一个短寿命的分子，这种处于激发态的分子 称为准分子。
• He-Ne激光器、CO2激光器、日光灯、等离子显示中 的放电形式属于辉光放电。Ar离子激光器、霓虹灯、 氙灯、氪灯、闪电、电弧焊中的放电形式属于弧光放 电
3
1.2 He-Ne激光器
• He-Ne激光器是典型的惰性气体激光器，Ne是 工作物质，He是辅助气体
• He-Ne激光器输出连续光 • 最常用的工作波长632.8nm，其次是1.52μm和
光器差
23
24
C02激光器的结构
• 横向激励高气压C02激 光器（TEA C02激光器）
– 工作气压为1-2个大气 压，以脉冲方式工作
– 能量可高达10-50J/L，
脉冲峰值功率可达 1012W，脉冲宽度为纳 秒量级
– 快速放电回路，如火
花隙，减少回路中的
电感。采用多组电极
放电方式和预电离技
术
25
31
Nd：YAG的荧光光谱
• 1.35μm，对应 4F3/2→4I13/2跃迁，分支比0.14 • 1.064μm，对应4F3/2→4I11/2跃迁，分支比0.60 • 0.94μm，对应 4F3/2→4I9/2跃迁，分支比0.25 • 1.064μm的荧光强度是1.35μm的4倍，谱线竞争的结果，
29
2.1 Nd:YAG激光器
• 钇铝石榴石Y3Al5O12中掺入少量Nd2O3 ，Nd3+部分 取代Y3+,其激活离子是Nd3+
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He-Ne激光器能级图
He 原 子 没 有 直 接 参 与 发光过程，只是为了提 高Ne原子的抽运效率
Ne 原 子 的 能 级 特 点 决 定输出有三种波长可能 ，哪一条谱线起振完全 取决于谐振腔介质膜反 射镜的波长选择
13
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放电电流对输出功率影响
➢在最佳充气条件下，使输出功 率最大的放电电流叫最佳放电 电流 ➢He-Ne激光器存在着最佳混合 比和最佳充气总压强，即存在 最佳充气条件
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激光原理与技术 - 1.激光原理 - 2.激光器种类 - 3.激光技术
1
光电子器件基础与技术le 气体激光器 半导体激光器 染料激光器
固体激光器，能量高，输出功率大；但工作 物质种类较少，而且单色性差。 气体激光器的单色性强（如氦-氖激光器的 单色性比普通光源要高1亿倍）；工作物质 种类繁多，可产生许多不同频率的激光。但 气体密度低，体积大。 液体激光器的最大特点是波长可以调谐，适 合于对激光波长要求严格的场合。 半导体激光器体积小，重量轻，结构简单； 但功率较小，单色性较差。
9
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He-Ne激光器
阴极阳极之间通过充有He-Ne混合气体的毛细管放 电，激励He原子跃迁，Ne与He原子发生共振能量转移 ，实现粒子数翻转，Ne受激辐射发光。
10
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放电中，被加速的电子撞击He原子，使其从基态 11S0跃迁到激发态 (23S和21S两个亚稳态); He 的两个亚稳 态能级与Ne的2S和3S态能级相近，位于两个亚稳态上 的 He 原子很容易与基态 Ne 原子相碰，放出能量返回 基态，而将 Ne 原子激发 :
He 原 子 没 有 直 接 参 与 发光过程，只是为了提 高Ne原子的抽运效率
Ne 原 子 的 能 级 特 点 决 定输出有三种波长可能 ，哪一条谱线起振完全 取决于谐振腔介质膜反 射镜的波长选择
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放电电流对输出功率影响
➢在最佳充气条件下，使输出功 率最大的放电电流叫最佳放电 电流 ➢He-Ne激光器存在着最佳混合 比和最佳充气总压强，即存在 最佳充气条件
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光电子器件基础与技术le 气体激光器 半导体激光器 染料激光器
固体激光器，能量高，输出功率大；但工作 物质种类较少，而且单色性差。 气体激光器的单色性强（如氦-氖激光器的 单色性比普通光源要高1亿倍）；工作物质 种类繁多，可产生许多不同频率的激光。但 气体密度低，体积大。 液体激光器的最大特点是波长可以调谐，适 合于对激光波长要求严格的场合。 半导体激光器体积小，重量轻，结构简单； 但功率较小，单色性较差。
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He-Ne激光器
阴极阳极之间通过充有He-Ne混合气体的毛细管放 电，激励He原子跃迁，Ne与He原子发生共振能量转移 ，实现粒子数翻转，Ne受激辐射发光。
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放电中，被加速的电子撞击He原子，使其从基态 11S0跃迁到激发态 (23S和21S两个亚稳态); He 的两个亚稳 态能级与Ne的2S和3S态能级相近，位于两个亚稳态上 的 He 原子很容易与基态 Ne 原子相碰，放出能量返回 基态，而将 Ne 原子激发 :
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