固体激光器原理及应用

编号

赣南师范学院学士学位论文固体激光器原理及应用

教学学院物理与电子信息学院

届别 2010届

专业电子科学与技术

学号 *********

姓名丁志鹏

指导老师邹万芳

完成日期 2010.5.10

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

Abstract (1)

Key words (1)

1引用 (2)

2激光与激光器 (2)

2.1激光 (2)

2.2激光器 (3)

3固体激光器 (4)

3.1工作原理和基本结构 (4)

3.2典型的固体激光器 (8)

3.3典型固体激光器的比较 (11)

3.4固体激光器的优缺点 (12)

4固体激光器的应用 (13)

4.1军事国防 (13)

4.2工业制造 (15)

4.3医疗美容 (17)

5结束语 (17)

参考文献 (19)

摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用，更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，接着介绍一些典型的固体激光器，最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。

关键词：固体激光器基本原理基本结构应用

Abstract:Solid-state laser is currently one of the most extensive laser,it has some very obvious advantages.The working principle of solid-state lasers and applications were described in the paper and it can enhance the understanding.In this paper, starting with the basic principles and structure of the introduced solid-state laser,and then some typical solid-state lasers and a presentation on its military defense,industrial technology,medical and cosmetic applications in three areas and future development direction were introduced.

Key words:Solid-state Laser Basic Principle Basic Structure Application

1引用

世界上第一台激光器—红宝石激光器（固体激光器）于1960年7月诞生了，距今已有整整五十年了。在这五十年时间里固体激光的发展与应用研究有了极大的飞跃，并且对人类社会产生了巨大的影响。

固体激光器从其诞生开始至今，一直是备受关注。其输出能量大，峰值功率高，结构紧凑牢固耐用，因此在各方面都得到了广泛的用途，其价值不言而喻。正是由于这些突出的特点，其在工业、国防、医疗、科研等方面得到了广泛的应用，给我们的现实生活带了许多便利。

未来的固体激光器将朝着以下几个方向发展：

a)高功率及高能量

b)超短脉冲激光

c)高便携性

d)低成本高质量

现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。

2激光与激光器

2.1激光

2.1.1激光（LASER）

激光的英文名——LASER，是英语词组Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射的光放大）的缩写[1]。2.1.2产生激光的条件

产生激光有三个必要的条件[2]：

1)有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子（原子、分子或离子）有适合于产生受激辐射的能级结构；

2)有外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产生粒子数反转；

3)有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射光频率以提高单色性。

2.1.3激光的特点

与普通意义上的光源相比较，激光主要有四个显著的特点：方向性好、亮度极高、单色性好、相干性好。

2.2激光器

激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至χ射线和γ射线）的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。

2.2.1激光器的诞生史

激光器的诞生史大致可以分为以下三个阶段[3]：理论基础阶段、粒子数反转阶段和激光器产生（竞赛）阶段。

2.2.2激激光器的分类

1960年，梅曼首次在实验室用红宝石晶体获得了激光输出，开创了激光发展的先河。此后，激光器件和技术获得了突飞猛进的发展，相继出现了种类繁多的激光器。

如下表1所示，分别从激光的工作物质、激励方式、运转方式和输出波长范围等四个方面进行分类。

表1

3 固体激光器

3.1 工作原理和基本结构

在固体激光器中，由泵浦系统辐射的光能，经过聚焦腔，使在固体工作物质中的激活粒子能够有效的吸收光能，让工作物质中形成粒子数反转，通过谐振腔，从而输出激光。

分类方式

工作物质

激励方式

运转方式

输出波长

气体激光器

固体激光器

半导体激光器

染料激光器 光泵式激光器

核泵浦激光器

化学激光器 化学激光器 其他激光器 连续激光器

单次脉冲激光器 锁模激光器 可调谐激光器

红外激光器

可见激光器 紫外激光器 X 射线激光器