常用激光光学元器件介绍
常见激光器结构及器件功能介绍
例如：DRACO-11D30-L
该型号代表的激光器型号是： 1064nm波长、Nd:YVO4晶体、双二极管泵浦、
30W激光管、长脉宽
只需根据型号，便可知该激光器大致参数，便于 对不同的应用选择不同激光器
各型号激光器参数
型号
参数 激光波长 光束质量M2 最大输出功率 激光脉宽范围
DRACO-11D30-L DRACO-11D30 DRACO-11D40 DRACO-12D30-L DRACO-51D30 DRACO-51D40 DRACO-51S40 DRACO-11S40 DRACO-52D30-S
调Q即开关， 声光调Q：超声波衍射光栅 电光调Q：旋转偏振方向 机械调Q：…
Q开关
QS27-4S-B-XXn
QS： Q-Switch 缩写 27 ：声光驱动射频频率 MHz
4 ：通光孔径 1.6 2 3 4 5 6.5 8 mm
S ：超声波模式 C 偏振 S非偏振 D正交
B ：水接头形式 S B R
分类
腔内倍频
Q
LBO Nd:YVO4
腔外倍频
Q
Nd:YVO4
LBO
打 C标O2机激光用器到，的新激锐、光相器干、自制
YAG灯泵浦固体激光器
kr lamp Nd:YAG rod
侧面泵浦固体激光器
LD
Nd:YAG rod
端面泵浦固体激光器
LD Nd:YAG Nd:YVO4 光纤激光器 IPG ,SPI
4、多参量的输出 复杂的、高要求的应用需要针对性强的激光输出参 量。 “DRACO”作为一个激光器平台，通过多重冗余 设计，可实现不同激光波长、不同激光功率、不同激 光脉宽等的组合输出，最大限度满足各个行业应用的 需要。
光学模组原材料
光学模组原材料光学模组的原材料包括多种类型，具体如下：1. 光学元器件：这是光学模组中不可或缺的组成部分，主要用于将激光器发出的光束聚焦并导入光纤中。
目前常用的光学元器件有透镜、滤波器、偏振器和耦合器等。
透镜一般采用石英或玻璃制成，滤波器可以选择多种不同的材料，如硅、硅氧化物等。
偏振器一般采用铌酸锂或硅等材料制成，而耦合器则一般采用高纯度光学玻璃材料。
2. 半导体激光器：这是光模块的核心组成部分，主要通过注入电流的方式来激发半导体材料，使其产生激光。
其材料主要包括镓砷化物、硒化锌等，其中镓砷化物半导体激光器是目前最常用的一种。
3. Pin光电二极管：主要用于接收光信号，并将其转化为电信号输出。
它的主要材料是硅、锗、砷化镓等，其中硅光电二极管因其价格便宜、能在广泛的波长范围内工作，被广泛应用。
4. 反射片：一种能够通过其背面产生反射的透明片，其表面缺陷少、平整度高、高反射率（98%）、热稳定性好。
5. 量子点膜：能将大约三分之二由背光源发出的蓝色光转化为纯正的红光和绿光，进而混合蓝光形成高质量的白光，实现了显示器的高色域覆盖，还原了色彩。
6. 扩散片：由三层结构组成，包括最下层的抗刮伤层，中间的透明PET基材层和最上层的扩散层。
扩散片是指在PET基材上，通过精密涂布的方法，把光学胶水固化成预先设计的光学结构扩散层，使光线透过扩散涂层产生漫射，让光的分布均匀化，将点光源或线光源转换成面光源的新型高性能光学材料。
7. 增光片：一种新型高性能光学薄膜，由于其外表微观棱镜阵列结构这一特性。
此外，光模块的材料还包括驱动电路等其他组件。
这些原材料的特性和质量对光学模组的性能和效果有着至关重要的影响。
光器件和芯片的结构介绍
光器件和芯片的结构介绍光器件和芯片是光通信、光电子和光学等领域中重要的元器件，具有将光信号转换和处理的功能。
光器件是指用于控制、调制、放大、分束、耦合和检测光信号的器件，如光纤、光电二极管、激光器等；而芯片是指在半导体材料上制造的微小元件，通过对光电子学原理的应用，实现对光信号的处理和控制。
本文将介绍光器件和芯片的结构、功能和应用。
一、光器件的结构与功能1.光电二极管光电二极管是一种半导体器件，主要由p-n结构组成。
当接受到光信号时，光子激发了半导体材料中的载流子，产生电流，从而实现光信号到电信号的转换。
光电二极管广泛应用于光通信、光电检测和传感等领域。
2.光纤光纤是一种细长且透明的光导波导管，由芯部和包层构成。
光信号通过光纤中的总反射传输，可以减少信号衰减和互相干扰，实现高速、远距离的数据传输。
光纤在通信、网络和传感等领域中具有重要应用价值。
3.激光器激光器是一种将电能转换为光能的器件，主要由激活件、反射腔和光输出系统等组成。
激光器通过激发激活件中的电子跃迁，产生一种具有相干性和高亮度的激光光源。
激光器在通信、医疗、材料加工等领域有着广泛的应用。
4.光调制器光调制器是一种用于调制光信号的器件，主要分为强度调制器和相位调制器两种。
强度调制器通过调节光信号的强度来实现信号的调制，而相位调制器则通过调节光信号的相位来实现信号的调制。
光调制器广泛应用于光通信、激光雷达和光谱分析等领域。
5.光检测器光检测器是一种用于检测光信号的器件，主要包括光电二极管、光电倍增管、光电子管等。
光检测器可以将光信号转换为电信号，并进行放大和处理，用于光通信、光谱分析和光学成像等领域。
二、光芯片的结构与功能1.光波导光波导是一种用于光信号传输和耦合的微型结构，主要由光导芯部和包层构成。
光波导可以实现将光信号引导在芯部中传输，并通过布拉格光栅、光环等结构实现信号的调制和耦合。
光波导在光通信、传感和信息处理等领域中有着重要的应用。
半导体激光元器件
半导体激光元器件，也称为半导体激光模块或半导体激光模组，是成熟较早、进展较快的一类激光器。
以下是关于半导体激光元器件的一些主要特点和应用：
1、特点：
波长范围宽。
制作简单、成本低、易于大量生产。
体积小、重量轻、寿命长。
品种发展快，应用范围广，已超过300种。
应用：
2、激光测距。
激光雷达。
引燃引爆。
检测仪器。
在整个光电子学领域有广泛应用，特别是Gb局域网，其中850nm波长的半导体激光模块适用于1Gh/s局域网，而1300nm-1550nm波长的半导体激光模块适用于1OGb局域网系统。
此外，半导体光学器件还包括半导体二极管和半导体激光器等。
其中，半导体二极管属于PN节结构，发光光谱为人眼可见的范围，部分红外波段的二极管也纳入其行列。
而半导体激光器则更为复杂，是各种激光设备的核心部件。
总之，半导体激光元器件在多个领域都有广泛应用，并持续推动着激光相关领域的进步与发展。
第一章 激光器件概论p
第一章 激光器件概论1.1 激光器件的分类自从1960年梅曼(Maiman)制成世界第一台红宝石激光器到目前为止，已有不下几千种物质中获得了激光发射。
激光的单脉冲能量和功率，分别达到几十万焦耳和千太瓦（1012瓦 ），连续输出功率已达到几万瓦以上。
超短脉冲的宽度可压缩至几百阿秒量级。
各种激光器虽然在结构和运转方式上各不相同，但基本上都由三个部分组成：1、工作物质：它是实现粒子数反转并产生激光的物质基础和场所；2、激励系统： 激光系统能源的供应者，并以一定方式促成激光工作物质处于粒子数反转状态；3、光学谐振器：它的作用一是提供光学反馈的条件，再则是选择和限制激光器的振荡波型和光束输出特性。
激光器的分类方式很多，按工作物质划分，可分为：固体、气体、液体、半导体、化学、自由电子、X 射线和物质波（原子）激光器等八种。
按运转方式划分，可分为：连续式运转激光器、单脉冲式运转激光器、重复频率式运转激光器、Q突变式运转激光器、波型（模式）可控式运转激光器等。
波型（模式）可控式运转激光器包括：单波型（选纵模、选横模）激光器 、稳频激光器、锁模激光器、变频激光器等。
按激励方式划分，可分为：光泵式激光器(泵浦灯激励和激光激励又分端面泵浦、侧面泵浦)、电激励式激光器、化学反应式激光器、热激励式激光器、和核能激励式激光器等。
按激光器输出的中心波长所属波段划分，又可分为：微波段激光器、远红外段激光器、中红外段激光器、近红外段激光器、可见光段激光器、紫外段激光器（近紫外、真空紫外，又有人分为紫外和深紫外）及X 射线段激光器等。
按谐振腔类型划分，又可分为：稳定腔激光器、临界腔激光器和非稳腔激光器等。
可视尺度的宏观谐振腔激光器(腔长在104~106μm 量级，如CO 2激光器、He –Ne 图1.1.1 固体激光器组成示意图 Scheme of Solid laser device constitute激光器、Ar +激光器、He –Cd 激光器等)；显微尺度的谐振腔激光器(激光器腔长在10~100μm 量级，如半导体激光器，其操作必须借助于显微镜进行)；介观尺寸的微腔激光器(micro-laser ，激光器腔长在1μm 量级，激光器腔长与激光波长可比拟，遵从于介观物理学规律，属于受限小量子系统)。
常见激光器结构及器件功能介绍 PPT
应用该激光器打标机型
EP-25S(DRACO)和EP-TWIN25S(DRACO)
YVO4多种功 率、多种脉宽 端泵激光器
YAG多种功率、多 种脉宽端泵激光器
整
合
绿光多种功率、多 种脉宽端泵激光器
DRACO 激光器平
常见激光器结构及器件功能介绍
基本概念
原子的能态（能级）
跃迁：能态的变化，往低能态跃迁（辐射），往 高能态跃迁（泵浦）
辐射：自发辐射（激光产生的诱因）和受激辐射 （激光放大的基础）
反馈：全反半反镜片的作用（选择与其法线平行、 经过晶体、对应波长的光，即决定什么光能被放 大，选择与竞争）
调Q与脉冲
Q开关
QS27-4S-B-XXn
QS： Q-Switch 缩写 27 ：声光驱动射频频率 MHz ： 4 通光孔径 1.6 2 3 4 5 6.5 8 mm S ：超声波模式 C 偏振 S非偏振 D正交 B ：水接头形式 S B R
XXn：厂家特殊定义的符合
AT1 公制螺纹 未指名 英制螺纹
激光倍频技术原理
激光二极管（LD）
端面泵浦激光器
光纤
耦合系统 全反镜 Yb:YLP 半反镜
激光二极管（LD）
光纤激光器
激光器的主要组成器件
Nd:YAG
Nd:YVO4
泵浦源内部
泵浦头
加长分离镀金腔
金属腔
优点：光束质量好 缺点：成本高，寿命短（相对）
陶瓷腔
优点：寿命长，稳定 缺点：寿命长，稳定（相对）
F-θ聚焦镜
各型号激光器参数
LD Nd:YAG Nd:YVO4
光楔的应用以及原理
光楔的应用以及原理1. 引言光楔是一种常用于光学实验和光学仪器中的光学元件。
它的作用是在光线传播的过程中改变光线的传播方向和幅度。
本文将介绍光楔的应用领域以及其原理。
2. 光楔的应用光楔在许多光学应用中被广泛使用。
以下是光楔的主要应用：•干涉仪：光楔常用于干涉仪中，通过控制光楔的倾斜角度和材料的光学特性，可以实现干涉光束的相移，从而用于干涉图样的产生和分析。
•光纤通信：光楔常用于光纤通信系统中的光纤配偶器，用于调整光纤之间的对准以及减小损耗。
•激光系统：光楔在激光系统中也有广泛的应用。
例如，光楔可以用作光束扩展器，通过改变光楔的倾斜角度，可以调整激光束的传播方向和径向分布。
•显微镜：光楔在显微镜中也扮演重要的角色。
它可以用于调整显微镜的焦距以及调整光路的光路解析度。
3. 光楔的原理光楔的原理基于光波在介质中传播时发生的折射现象。
当光线从一个介质传播到另一个介质时，光线的传播方向和速度均会发生改变。
这种现象被称为折射。
光楔的基本结构是一个三角形的棱镜，其中两个面平行而第三个面是斜的。
光线入射到光楔上时，由于折射现象，光线将会发生偏折。
偏折的大小和方向取决于入射角度和物质的折射率。
光楔的倾斜角度可以通过调整光楔的位置和角度来改变。
这样，我们可以控制光线的入射角度，从而改变光线的传播方向和幅度。
4. 光楔的优势和挑战光楔具有许多优势，但也面临一些挑战。
优势： - 灵活性：光楔的倾斜角度可以调整，因此可以提供更大的自由度和灵活性。
- 可控性：通过控制光楔的位置和角度，可以精确地控制光线的传播方向和幅度。
- 易于制造：光楔的制造过程相对简单，成本较低。
挑战：- 折射损耗：由于折射现象，光线在经过光楔时会发生损耗。
- 稳定性：光楔的稳定性对于精确的光学实验和仪器非常重要，因此需要采取适当的措施来确保光楔的稳定性。
5. 总结光楔是一种常用的光学元件，具有广泛的应用领域。
通过控制光楔的位置和角度，可以实现光线的传播方向和幅度的调整，从而在光学实验和仪器中发挥重要作用。
典型激光器介绍大全(精华版)ppt课件
敏化剂
• 在晶体中除了发光中心的激活离子外，再掺入一种或多种 施主离子，主要作用是吸收激活离子不吸收的光谱能量， 并将吸收到的能量转移给激活离子。
• 双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。
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27
1、红宝石的基本特性
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10
氦-镉激光器
以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续 谱线，即波长为325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝 光，典型输出功率分别为1～25mW和1～100mW。主 要应用领域包括活字印刷、血细胞计数、集成电 路芯片检验及激光诱导荧光实验等。
俄罗斯PLASMA公司的氦 镉激光器
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由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的 激光器。
特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有 效使用时间超过10万小时。
输出波长范围：紫外、可见、红外 输出功率：mW、W、kW。
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14
DFB半导体激光器示意图
DBR半导体激光器示意图
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15
垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）
量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)
基于电子在半导体量 子阱中导带子带间跃 迁和声子辅助共振隧 穿原理的新型单极半 导体器件。
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16
光纤耦合（尾纤型-pigtail package）半导体激 光器件
ProLite型光纤耦合单发射激光器
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谱线已达数千种 (160nm~4mm)
工作方式：连续运转（大多数）
多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。
常见光学元件资料
2.4 光栅
光栅的应用1—光栅尺 光栅尺，属光电传感器，多应用在精密机加工和数
控机床上，用来精密测量物体的位移，作用是对刀具 和工件的坐标起一个检测的作用，在数控机床中常用 来观察其是否走刀有误差，以起到一个补偿刀具的运 动的误差的补偿作用。
2.1 反射器
雷达反射器—应用领域 1、隐真示假、欺骗迷惑敌人；
（真假桥、模拟海军舰队的队形等） 2、海上遇险救生；
木制船及救生艇放置雷达反射器，可提高大型船 舶的雷达回波显示，避免碰撞减少意外； 3、航道船舶航行安全；
海面养殖及作业的小船放置雷达反射器，避免船 舶误入造成不必要的损失；沉船、暗礁、浅礁应放 置雷达反射器，防止在特殊气象条件下船舶航行出 现意外。
2.4 光栅
光栅与F-P的分光性能比较 光栅和F-P是两种不用类型的分光元件，前者运
用波段宽，但所得光谱线也宽，不能作精细分析，后 者虽然只能用于极窄的波段范围，但所得谱线也窄， 故可在小范围内作谱线精细分析。
因此，两者各有各的独到之处，相互补充，不能 彼此替代。
2.4 光栅
光栅的应用1—光栅尺 将指示光栅上的栅线与标尺光栅上的栅线成一角
纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。 它是由偏振膜、内保护膜、压敏胶层及外保护
膜层压而成的复合材料。
2.5 偏振器
偏振片—应用
1、用两片重叠，一片旋转，调节暗度，以观日全食； 2、一眼一片，轴偏差90度，可观立体电影 ； 3、数码摄像，可去除玻璃的反光，提高摄像效果； 4、汽车驾驶室前玻璃，可有效地减小对面车强光的影 响，从而减少交通事故发生； 5、 医学检查，对患者视力损坏程度进行评估。
2.5 偏振器
常见激光器结构及器件功能介绍
度匹配，o、e光折射率），而抑制其他频
率的谐波，而获得波长减少一半的激光，
如1064 nm的激光通过ktp倍频晶体后可
获得532 nmA的激光。
7
分类 腔内倍频
Q LBO Nd:YVO4 腔外倍频
Q
Nd:YVO4
A
LBO
8
打标机用到的激光器
CO2激光器，新锐、相干、自制
YAG灯泵浦固体激光器
小孔 半反镜
-
YAG灯泵浦固体激光器
A
11
全反镜
Q头
泵浦头
小孔 半反镜
侧面泵浦激光器
A
12
光纤
准直聚焦系统 全反镜 激光晶体 Q头 半反镜
激光二极管（LD）
端面泵浦激光器
A
13
光纤
耦合系统 全反镜 Yb:YLP 半反镜
激光二极管（LD）
光A 纤激光器
器 灯泵浦 侧面泵浦 端面泵浦
F-θ聚焦镜
A
20
F-θ聚焦镜
■ F-θ聚焦镜是一种可以保证激光焦点始终在工作 台平面上的一种聚焦镜。
■它具有一定的焦深，可以使激光打标机在一定曲面上 进行打标。 ■每一种聚焦镜有各自的焦距，对应不同的打标范围，
各镜头最大的打标范围如下表：
焦距(mm) 100 160 210 254 420 A
头） Q驱：自制，NEOS，GOOCH 振镜:德国SCANLAB 7和SCANLAB10
A
24
EP系列打标机
EP-12和EP-25L
A
25
应用该激光器打标机型
EP-25S(DRACO)和EP-TWIN25S(DRACO)
A
26
绿激光系列
常用激光光学元器件介绍
存在像差的光斑
理论焦点处光斑
滤光片 用于CCD前，防止加工物体反射回来的激光打伤 CCD，并且使物体加工过程中仍有清晰的图像。 透光辨别方法：对着光看，能看到 什么颜色就是透什么颜色 注意：不可让激光直接透过
有色玻璃滤光片
干涉滤光片
4、偏振器件及其它
激光具有线偏振特性
激光的偏振会影响加工质量
偏振分光光路
4.1 偏振基础
分类：自然光、部分偏振光、线偏振光 偏振度P:
聚焦光斑 聚焦镜焦距 ＝ 光纤芯径 准直镜焦距
光学共轭关系
D1为物方点大小，L1为物方点到透镜距离 D2为像方点大小，L2为透镜到像点的距离 其它情况不变的情况下，L1越大，L2越小， D2也越小。
3、保护系统
聚焦镜保护玻璃 防止加工物体的飞溅物或烟尘直接污染透镜。
设备防护镜片 设备上的透明罩，用于观察并防激光辐射。 防护眼镜 保护眼睛直接被辐射。
其它元件
主要内容
1.光路转折系统 2.聚焦系统 3.保护系统 4.偏振器件及其它 5.元器件清洁 6.聚焦透镜
1、光路转折系统
HG7老光路
HG7新光路
重要参数： 1.透射率及反射率 2.平面度 3.激光损伤阈值 4.镜片材料 5.厚度
2、聚焦系统
聚焦系统有个很重要的参数，即聚焦光 斑大小，公式为：
f-θ透镜，又称场镜，通常由三到五 片单透镜组合而成，用于激光扫瞄
显微聚焦镜：外形跟显微物镜相似， 不仅具有显微物镜放大的作用，还具 有激光聚焦作用，用于激光微加工。
2.3 常用聚焦透镜类型
平凸透镜
双片聚焦
三片聚焦 多片扫描
2.４ 光纤传导聚焦
2 2 光纤数值孔径： NA n sin n1 n2 光纤传导优势： 把能量传输到需要的地方 对入射光的光束质量进行整形 耦合要求： 聚焦光斑<0.8光纤直径 入射半角< 准直聚焦 出射光发散角＝ 2
半导体激光器和发光器件介绍
发光二极管的工作原理
发光二极管是少数载流子在PN结区 的注入与复合而产生发光的一种半导体 光源，也称作注入式场致发光光源
光输出
N-AIyGa1yAs P- GaAs
P-AIxGa1xAs
光纤 导光层 圆形蚀刻孔
衬底
金属化层 (用于电接触)
限制层
SiO2 绝 缘 层金属化层 热沉
条形接触 (确定有源区)
激光器的工作原理 自由辐射、受激吸收和受激辐射
产生激光 必要条件
1. 实现粒子数反转 ２.使工作物质被激发 ３.要实现光放大
——工作物质 ——激励能源
——光学谐振腔
一、气体激光器
He-Ne气体激光器
He -Ne 激光器中He是辅助物质，Ne是激活物质， He与Ne之比为5∶1 10∶1。
Ne原子可以产生多条激光谱线,最强的三条: 0．6328ｍ、1．15 m、3．39 ｍ
i / mA
120
100 80
60
40
20
0
1.0
1.5
2.0
2.5
u /V
阈值特性与材料有关： GaAs是1.0V；GaAsP、 GaAlAs约为1.5V；发红光的 GaP是1.8V，发绿光的GaP 是2.0V，反向击穿电压一般 在-5V以上。
LED信号控制电路
Rb1
LED
+5V
Vin
Rb2
Re
原理：由正向偏置电压产生的注入电流进行自发辐射而发光
0℃
输 出
25℃
光
功
70℃
率
50 100 150 电流/mA
LED驱动电路及伏安特性
RL为限流电阻
RLUccUF
元器件科普之激光二极管的原理和应用
元器件科普之激光二极管的原理和应用1 、简述激光二极管是上世纪60年代发明的一种光源半导体激光器，又称镭射管(Laser Diode)。
LASER是取"Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（基于受激发射的光放大）"的首字母组成的缩写单词，通常简称为LD。
由于可产生波长及相位等性质完全一样的光，因此相干性高是其最大特点。
早期因只能够发出低光度的红光，被惠普买下专利后当作指示灯利用，呵呵。
如下是当前市面上最常见的激光二极管实物图及内部连接图：2 、工作原理可用下图（2）来简单说明激光二极管的发光原理：激光二极管中的P-N结由两个掺杂的砷化镓层形成。
它有两个平端结构，平行于一端镜像（高度反射面）和一个部分反射。
要发射的光的波长与连接处的长度正好相关。
当P-N结由外部电压源正向偏置时，电子通过结而移动，并像普通二极管那样重新组合。
当电子与空穴复合时，光子被释放。
这些光子撞击原子，导致更多的光子被释放。
随着正向偏置电流的增加，更多的电子进入耗尽区并导致更多的光子被发射。
最终，在耗尽区内随机漂移的一些光子垂直照射反射表面，从而沿着它们的原始路径反射回去。
反射的光子再次从结的另一端反射回来。
光子从一端到另一端的这种运动连续多次。
在光子运动过程中，由于雪崩效应，更多的原子会释放更多的光子。
这种反射和产生越来越多的光子的过程产生非常强烈的激光束。
在上面解释的发射过程中产生的每个光子与在能级，相位关系和频率上的其他光子相同。
因此，发射过程给出单一波长的激光束。
为了产生一束激光，必须使激光二极管的电流超过一定的阈值电平。
低于阈值水平的电流迫使二极管表现为LED，发出非相干光。
更简单来说，如下图所示，利用注入电流产生的光在2片镜片之间往返放大，直至激光振荡。
简单的说，激光二极管也可以说成是一个通过反射镜将光放大的发光LED。
3 、内部结构图下面我们就以当前市面上最常见这种激光二极管实物为例，说明一下激光二极管的大致构造情况：由上图可见，激光二极管LASER内包括四个部分：第一部分是激光发射部分(可用LD表示)，它的作用是发射激光；第二部分是光电二极管，是激光的接收反馈器(可用PD表示)，它的作用是接收、监测LD 发出的激光(当然，若不需监测LD的输出，PD部分则可不用)，此外这两个部分还要一个共用公共电极。
光学元件在激光制造中的应用研究
光学元件在激光制造中的应用研究激光作为一种高能量、高精度、无污染的先进制造工艺，在现代制造业中得到广泛应用。
光学元件作为激光器中的重要组成部分，发挥着重要的作用。
本文将介绍光学元件在激光制造中的应用研究。
一、光学元件的基本概念光学元件是利用光学原理制成的用于控制、调节、变换激光的器件或装置。
光学元件根据不同的功能，可以分为反射器、透镜、偏振器、干涉仪等多种不同类型的元件。
在各种光学元件中，透镜是最重要的一种，在激光制造中有着广泛的应用。
二、透镜在激光制造中的应用1. 调节激光束的形状和大小制造高精度的零件和器件需要高能量的激光束。
但是，由于激光束在传播过程中会出现散射和折射等现象，使得激光束的形状和大小变得不规则。
利用透镜可以对激光束进行聚焦或发散，使其形状和大小符合制造要求。
2. 控制激光的强度和能量密度激光的强度和能量密度是影响物料加工效果的重要因素。
通过透镜的选择和调节，可以控制激光束的直径和聚焦度，从而控制激光的强度和能量密度。
3. 控制激光束的方向在激光切割和打孔过程中，需要将激光束对准加工点，透镜可以将激光束聚焦固定在加工点上。
同时，透镜也可以改变激光束在传播方向上的轨迹，使其偏离或旋转固定角度。
4. 抑制和消除激光束的边缘效应在激光切割和打孔过程中，激光束在边缘部分容易受到散焦或折射等影响而减弱。
采用特殊的透镜可以抑制和消除激光束的边缘效应，改善加工质量。
三、透镜制造技术的研究透镜的表面质量和形状精度对于光传输和加工质量具有非常重要的影响。
传统的透镜制造采用机械加工和抛光技术，制造出的透镜表面粗糙度和形状精度都难以满足高精度加工的要求。
随着光学技术的发展，基于电化学加工、电子束加工和激光加工等新技术的透镜制造方法逐渐成熟。
这些新技术制造出来的透镜表面形状精度和光学质量都有了显著的提高，可以满足制造高精度光学元件的需要。
四、结论光学元件在激光制造中的应用已经变得非常广泛。
透镜作为光学元件的重要类型，在激光制造中起到了非常重要的作用。
光学器件与激光技术
光学器件与激光技术光学器件与激光技术在现代科技中扮演着重要的角色。
它们不仅在各个行业中发挥作用，也深刻地改变了人们的生活。
首先，让我们来了解一下光学器件。
光学器件是指用来控制、转换、放大或检测光信号的器件。
其中，最常见的光学器件之一就是镜片。
镜片可以通过反射或折射光线来实现光信号的控制。
它们广泛应用于望远镜、显微镜、摄影机等光学仪器中。
此外，光学器件还包括滤光片、光阑、光纤等。
它们在光学通信、医学诊断、光学测量等领域起到重要作用。
激光技术则是一种利用激光器产生高强度、高方向性、相干性极强的光束的技术。
激光技术的应用非常广泛，包括但不限于医疗美容、材料加工、信息存储等领域。
在医疗美容方面，激光技术被用来进行纹身去除、毛发去除等操作，取代了传统的手术方法，大大降低了患者的痛苦和创伤。
在材料加工方面，激光切割、激光焊接等技术已经成为现代工业中不可或缺的一部分。
在信息存储方面，激光光驱已经替代了传统的光盘，成为一种主流的存储介质。
除了各自的应用领域，光学器件与激光技术还有着千丝万缕的联系。
例如，激光器需要借助光学器件进行光束的整形、放大、定向等。
光学器件的制造和优化也离不开激光技术的支持。
这种联系不仅仅局限于实际应用中，更深层次的交叉融合也在不断推动光学器件与激光技术的发展。
在光学器件与激光技术的研究领域中，还存在着一些问题和挑战。
首先，光学器件的性能和稳定性一直是研究的热点和难点之一。
例如，高精度的光学镜片需要具备优秀的表面质量和抗污染能力，以保证光束在传输过程中的质量。
其次，激光技术在高功率激光器和超快激光器方面的应用也面临着一些困难。
高功率激光器需要解决散热、泵浦和光束整形等问题；超快激光器需要克服调谐范围有限、模式稳定性等方面的挑战。
为了应对这些问题和挑战，科学家们不断进行着相关研究。
他们探索着新的材料、设计新的结构，以提高光学器件的性能和稳定性。
此外，他们也在激光技术中引入新的概念和方法，改进现有技术，推动技术的发展和创新。
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有色玻璃滤光片 干涉滤光片
4、偏振器件及其它
激光具有线偏振特性 激光的偏振会影响加工质量
偏振分光光路
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4.1 偏振基础
分类：自然光、部分偏振光、线偏振光
偏振度P:
P I max I min I m ax I m in
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偏振方向与传播方向
整频晶体：一种具有倍频效应 的非线性晶体材料。
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5、元器件清洁
表面有灰的先用气吹斜着吹 镜头液搭配：酒精+乙醚（1:1） 特别脏的先用丙酮擦拭 往一个方向擦，不可来回擦或绕圈擦 刚粘上指印要马上擦 用灯透射照明检查
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6、聚焦透镜
EP: enter pupil EFL: effective focal length BFL: back focal length WD: working distance
光纤传导优势： 把能量传输到需要的地方 对入射光的光束质量进行整形
耦合要求： 聚焦光斑<0.8光纤直径
入射半角<
准直聚焦
出射光发散角＝ 2
聚焦光斑 ＝聚焦镜焦距 LOGO
光纤芯径 准直镜焦距
光学共轭关系
❖ D1为物方点大小，L1为物方点到透镜距离 ❖ D2为像方点大小，L2为透镜到像点的距离 ❖ 其它情况不变的情况下，L1越大，L2越小，
spot size= 4f D
实际聚焦效果的影响 １、入射光（直径或发散角以及M2）
与设计不一样
２、装配误差（偏心及透镜 间隔）
３、机械误差
４、设计存在像差
５、热影响
６、f-θ镜接圈
球差对焦点位置的影响
球差示意图 存在像差的光斑
聚焦处示意图
实际焦点处光斑 理论焦点处光斑
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f-θ透镜，又称场镜，通常由三到五 片单透镜组合而成，用于激光扫瞄
显微聚焦镜：外形跟显微物镜相似， 不仅具有显微物镜放大的作用，还具 有激光聚焦作用，用于激光微加工。
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2.3 常用聚焦透镜类型
平凸透镜
双片聚焦
三片聚焦
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多片扫描
2.４ 光纤传导聚焦
光纤数值孔径： NA nsin n12 n22
设计光斑与实际光斑
2.1 扩束镜
扩束镜的作用 1.增加光斑直径，减小发散角， 使聚焦光斑变小 2.减小光斑的能量密度
扩束镜可视为倒置望远镜，按扩束原理分为两种 伽利略式、开普勒式
伽利略系统
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开普勒系统
扩束镜的设计
扩束镜在设计的过程中，是不考虑激光器发散 角的，要求平行光进，平行光出。
2.2 聚焦透镜
线偏振光 Imax
Imin
波片：相位延迟器，使偏振光的两个垂直
波片
的线偏振光之间产生一个相对的相位延迟
，改变偏振态。波片比较薄，通常需要带
支架。
零级胶合波片：相位延迟精度高（λ/300） ，但损伤阈值低。
λ/2波片
多级波片：相位延迟精度（ λ/100 ），但损 伤阈值高。
λ/4波片
常用波片：
λ/2波片：或叫半波片L，O改G变O线偏振光的偏振方向
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主要内容
1.光路转折系统 2.聚焦系统 3.保护系统 4.偏振器件及其它 5.元器件清洁 6.聚焦透镜
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1、光路转折系统
HG7老光路
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HG7新光路
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重要参数： 1.透射率及反射率 2.平面度 3.激光损伤阈值 4.镜片材料 5.厚度
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2、聚焦系统
聚焦系统有个很重要的参数，即聚焦光 斑大小，公式为：
常用激光光学元器件介绍
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目的及意义
光学元器件是激光设备的重要组成部分之 一，直接影响激光加工的效果。
希望同事们结合平时的经验对光学元器件 有进一步的理解。
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器件分类
普通元件
全反镜片
分光镜片 扩束镜 聚焦镜 滤光片 保护窗口
偏振元件
波片 布儒斯特镜
起偏器 分光棱镜
其它元件
分光光栅 整形镜片 倍频晶体 激光晶体
D2也越小。
3、保护系统
聚焦镜保护玻璃 防止加工物体的飞溅物或烟尘直接污染透镜。
设备防护镜片 设备上的透明罩，用于观察并防激光辐射。
防护眼镜 保护眼睛直接被辐射。
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滤光片 用于CCD前，防止加工物体反射回来的激光打伤
CCD，并且使物体加工过程中仍有清晰的图像。 透光辨别方法：对着光看，能看到
spot sizetotal=spot sizediffraction+spot sizeaberration=
4M 2 f D
k D3 f2
一般情况下，我们忽视像差的影响，那 么光束质量M2越接近1，焦距f越小，入射光 斑D越大，聚焦光斑越小
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衍射对聚焦光斑的影响
焦点处的实际光束情况 M^2对光斑大小的影响
λ/4波片：把线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光
布儒斯特反射镜，反射掉一个方 向的偏振光，透射另一方向偏振光。
偏振分光棱镜，又称PBS，把入 射光分为相互垂直并且偏振方向也相 互垂直的两束光，能量跟入射光的偏 振有关。
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光栅：对入射光波的振幅或相 位或同时对振幅和相位进行空 间周期性调制的光学元件，具 有分光能力。