固体激光器的基本结构与工作物质
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5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质
第 五 章
1.固体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。图5-1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)。
典 型 激 光 器 介 绍
§5.1
2.红宝石激光器
图5-1 固体激光器的基本结构示意图
➢红宝石是在三氧化二铝(A12O3)中掺入少量的氧化铬(Cr2O3)生长成的晶体。它 的吸收光谱特性主要取决于铬离子(Cr3＋)，如图5-2所示。它属于三能级系统，
器
出的一种结构方案，其结构如图(5-8)所示。
介
绍
§5.1
固
图(5-8) 板条形固体激光器结构示意图
体
激
光
器
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型
约为(510) s。泵浦光愈强，短脉冲数目愈多，其包络峰值并不增加。
激
光 器
2. 转换效率
介
➢总体效率定义为激光输出与泵浦灯的电输入之比。对于连续激光器(用功率
绍
描述)和脉冲激光器(用能量描述)分别表示为：
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wenku.baidu.com
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图(5-5) Nd3＋:YAG 的能级结构
体
激
光
器
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5.1.2 固体激光器的泵浦系统
第 五 章
1. 固体激光工作物质是绝缘晶体，一般都采用光泵浦激励。目前的泵浦光源多为 工作于弧光放电状态的惰性气体放电灯。泵浦光源应当满足两个基本条件。
典 2. 常用的泵浦灯在空间的辐射都是全方位的，因而固体工作物质一般都加工成圆
第 五
3. 高功率固体激光器
章
➢高功率固体激光器主要是指输出平均功率在几百瓦以上的各种连续、准连续
典
及脉冲固体激光器，它一直是军事应用和激光加工应用所追求的目标。
型 激
➢从二十世纪七十年代起开始研制的板条形固体激光器，就是针对克服工作物
光
质中的热分布及其引起的一系列如折射率分布、应力双折射等固有矛盾而提
器
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5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质
第
五
章
2.红宝石激光器
典
型
激
光
器
介
绍
§5.1
图(5-2) 红宝石中铬离子的吸收光谱
图(5-3) 红宝石中铬离子的能级结构
固
体
激
光
器
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5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质
第 五
5.泵浦灯和工作物质之间插入滤光器件滤 去泵浦光中的紫外光谱。
图(5-6) 椭圆柱聚光腔
固 体 激 光 器
§5.1
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5.1.3 固体激光器的输出特性
第 五
1. 固体激光器的激光脉冲特性
章
➢一般的脉冲固体激光器产生的激光脉冲是由一连串不规则振荡的短脉冲(或
典
称尖峰)组成的，各个短脉冲的持续时间约为(0.11)m，各短脉冲之间的间隔
3.掺钕钇铝石榴石(Nd3＋：YAG)
章
➢工作物质:将一定比例的A12O3、Y2O3，和Nd2O3在单晶炉中进行熔化结晶而
典
成的，呈淡紫色。它的激活粒子是钕离子(Nd3＋)，其吸收光谱如图(5-4)所示
型
激
光
器
介
绍
§5.1
图(5-4) Nd3＋:YAG 晶体的吸收光谱
固
➢YAG中Nd3＋与激光产生有关的能级结构如图(5-5) 所示。它属于四能级系统。
典 型 激 光 器 介 绍
§5.1
2.红宝石激光器
图5-1 固体激光器的基本结构示意图
➢红宝石是在三氧化二铝(A12O3)中掺入少量的氧化铬(Cr2O3)生长成的晶体。它 的吸收光谱特性主要取决于铬离子(Cr3＋)，如图5-2所示。它属于三能级系统，
固 体
相应于图5-3的简化能级模型
激 光
➢红宝石激光器的优点和主要缺点 。
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5.1.4 新型固体激光器
第 五
1. 半导体激光器泵浦的固体激光器
章
➢半导体激光器泵浦固体激光器与闪光灯泵浦固体激光器相比有其主要优点
典
➢半导体激光器泵浦固体激光器的结构，有如图(5-7)(a)所示的端泵浦方式和
型
图(5-7)(b)所示的侧泵浦方式。
激
光
器
介
绍
§5.1
图(5-7) 半导体激光器泵浦固体激光器的结构示意图
2. 可调谐固体激光器 ➢可调谐固体激光器主要有两类，一类是色心激光器，一类是用掺过渡族金属 离子的激光晶体制作的可调谐激光器。
固 体 激 光 器
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5.1.4 新型固体激光器
型 柱棒形状，所以为了将泵浦灯发出的光能完全聚到工作物质上，必须采用聚光腔。
激 光
3.图(5-6)所示的椭圆柱聚光腔是小型固体激光器中最常采用的聚光腔，它的内表
器
面被抛光成镜面，其横截面是一个椭圆。
介 绍
4. 固体激光器的泵浦系统还要冷却和滤光。 常用的冷却方式有液体冷却、气体冷却和
传导冷却等，其中以液冷最为普遍。
固 体
相应于图5-3的简化能级模型
激 光
➢红宝石激光器的优点和主要缺点 。
器
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5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质
第 五 章
1.固体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。图5-1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)。
第 五 章
1.固体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。图5-1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)。
典 型 激 光 器 介 绍
§5.1
2.红宝石激光器
图5-1 固体激光器的基本结构示意图
➢红宝石是在三氧化二铝(A12O3)中掺入少量的氧化铬(Cr2O3)生长成的晶体。它 的吸收光谱特性主要取决于铬离子(Cr3＋)，如图5-2所示。它属于三能级系统，
器
出的一种结构方案，其结构如图(5-8)所示。
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图(5-8) 板条形固体激光器结构示意图
体
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型
约为(510) s。泵浦光愈强，短脉冲数目愈多，其包络峰值并不增加。
激
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2. 转换效率
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➢总体效率定义为激光输出与泵浦灯的电输入之比。对于连续激光器(用功率
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描述)和脉冲激光器(用能量描述)分别表示为：
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图(5-5) Nd3＋:YAG 的能级结构
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第 五 章
1. 固体激光工作物质是绝缘晶体，一般都采用光泵浦激励。目前的泵浦光源多为 工作于弧光放电状态的惰性气体放电灯。泵浦光源应当满足两个基本条件。
典 2. 常用的泵浦灯在空间的辐射都是全方位的，因而固体工作物质一般都加工成圆
第 五
3. 高功率固体激光器
章
➢高功率固体激光器主要是指输出平均功率在几百瓦以上的各种连续、准连续
典
及脉冲固体激光器，它一直是军事应用和激光加工应用所追求的目标。
型 激
➢从二十世纪七十年代起开始研制的板条形固体激光器，就是针对克服工作物
光
质中的热分布及其引起的一系列如折射率分布、应力双折射等固有矛盾而提
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第
五
章
2.红宝石激光器
典
型
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图(5-2) 红宝石中铬离子的吸收光谱
图(5-3) 红宝石中铬离子的能级结构
固
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第 五
5.泵浦灯和工作物质之间插入滤光器件滤 去泵浦光中的紫外光谱。
图(5-6) 椭圆柱聚光腔
固 体 激 光 器
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第 五
1. 固体激光器的激光脉冲特性
章
➢一般的脉冲固体激光器产生的激光脉冲是由一连串不规则振荡的短脉冲(或
典
称尖峰)组成的，各个短脉冲的持续时间约为(0.11)m，各短脉冲之间的间隔
3.掺钕钇铝石榴石(Nd3＋：YAG)
章
➢工作物质:将一定比例的A12O3、Y2O3，和Nd2O3在单晶炉中进行熔化结晶而
典
成的，呈淡紫色。它的激活粒子是钕离子(Nd3＋)，其吸收光谱如图(5-4)所示
型
激
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器
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§5.1
图(5-4) Nd3＋:YAG 晶体的吸收光谱
固
➢YAG中Nd3＋与激光产生有关的能级结构如图(5-5) 所示。它属于四能级系统。
典 型 激 光 器 介 绍
§5.1
2.红宝石激光器
图5-1 固体激光器的基本结构示意图
➢红宝石是在三氧化二铝(A12O3)中掺入少量的氧化铬(Cr2O3)生长成的晶体。它 的吸收光谱特性主要取决于铬离子(Cr3＋)，如图5-2所示。它属于三能级系统，
固 体
相应于图5-3的简化能级模型
激 光
➢红宝石激光器的优点和主要缺点 。
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5.1.4 新型固体激光器
第 五
1. 半导体激光器泵浦的固体激光器
章
➢半导体激光器泵浦固体激光器与闪光灯泵浦固体激光器相比有其主要优点
典
➢半导体激光器泵浦固体激光器的结构，有如图(5-7)(a)所示的端泵浦方式和
型
图(5-7)(b)所示的侧泵浦方式。
激
光
器
介
绍
§5.1
图(5-7) 半导体激光器泵浦固体激光器的结构示意图
2. 可调谐固体激光器 ➢可调谐固体激光器主要有两类，一类是色心激光器，一类是用掺过渡族金属 离子的激光晶体制作的可调谐激光器。
固 体 激 光 器
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5.1.4 新型固体激光器
型 柱棒形状，所以为了将泵浦灯发出的光能完全聚到工作物质上，必须采用聚光腔。
激 光
3.图(5-6)所示的椭圆柱聚光腔是小型固体激光器中最常采用的聚光腔，它的内表
器
面被抛光成镜面，其横截面是一个椭圆。
介 绍
4. 固体激光器的泵浦系统还要冷却和滤光。 常用的冷却方式有液体冷却、气体冷却和
传导冷却等，其中以液冷最为普遍。
固 体
相应于图5-3的简化能级模型
激 光
➢红宝石激光器的优点和主要缺点 。
器
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第 五 章
1.固体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。图5-1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)。