激光器的种类及性能参数

激光器的种类及性能参数

半导体激光器——用半导体材料作为工作物质的一类激光器

中文名称：

半导体激光器

英文名称：

semiconductor laser

定义1：

用一定的半导体材料作为工作物质来产生激光的器件。

所属学科：

测绘学（一级学科）；测绘仪器（二级学科）

定义2：

以半导体材料为工作物质的激光器。

所属学科：

机械工程（一级学科）；光学仪器（二级学科）；激光器件和激光设备-激光器名称（三级学科）

定义3：

一种利用半导体材料PN结制造的激光器。

所属学科：

通信科技（一级学科）；光纤传输与接入（二级学科）

半导体激光器的常用参数可分为：波长、阈值电流Ith 、工作电流Iop 、垂直发散角θ⊥、水平发散角θ∥、监控电流Im 。

（1）波长：即激光管工作波长，目前可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、激光二极管690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。

（2）阈值电流Ith ：即激光管开始产生激光振荡的电流，对一般小功率激光管而言，其值约在数十毫安，具有应变多量子阱结构的激光管阈值电流可低至10mA以下。

（3）工作电流Iop ：即激光管达到额定输出功率时的驱动电流，此值对于设计调试激光驱动电路较重要。

（4）垂直发散角θ⊥：激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度，一般在15˚~40˚左右。

（5）水平发散角θ∥：激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度，一般在6˚~ 10˚左右。

（6）监控电流Im ：即激光管在额定输出功率时，在PIN管上流过的电流。

工业激光设备上用的半导体激光器一般为1064nm、532nm、808nm，功率从几瓦到几千瓦不等。一般在激光打标机上使用的是1064nm的，而532nm的则是绿激光。

准分子激光器——以准分子为工作物质的一类气体激光器件。

中文名称：

准分子激光器

英文名称：

excimer laser

定义：

以准分子为工作物质的激光器。

所属学科：

机械工程（一级学科）；光学仪器（二级学科）；激光器件和激光设备-激光器名称（三级学科）

在医学领域中使用的激光器种类非常多,常用于眼科治疗的主要有红宝石(rudy)激光、氩离子(Ar+)激光、氪离子(Kr+)、染料(dye)激光、掺钕钇铝石榴石(Nd:Y AG)激光和氟化氩(ArF)准分子激光等固体、气体和液体的激光器，用连续的、脉冲的和调Ｑ的方式，治疗眼底部色素膜和屈光间质等部位的数十种有关眼部疾病。

眼科使用的准分子激光, 是以氩气(Argon) 和氟气( Fluoride) 为工作气体产生的激光。所谓准分子激光，是指受激二聚体（惰性气体和卤素两种元素）所产生的激光，波长范围为157～353nm，所属紫外激光波段。现在用于临床的氟化氩(ArF)混合物产生的波长为193nm 的超紫外冷激光.

波长为193nm的ArF准分子激光，进行屈光手术的机理就是光化学效应。准分子激光单个光子的能量大约是6.4eV，而角膜组织中肽键与碳分子键的结合能量仅为3.6eV。当其高能量的光子照射到角膜，直接将组织内的分子键打断，导致角膜组织碎裂而达到消融切割组织的目的，并且由于准分子激光脉宽短（10～20nm），又是光化学效应切除。因此，对切除周围组织的机械损伤和热损伤极小（﹤0.30μm）。

用这种刀施行光切术,其切割精度可达到μm级,•其刀口损伤范围仅达nm级,而且由于无热效应而不会损伤邻近组织。所以现已运用于角膜手术，如角膜屈光手术、角膜疤痕去除等。

CO2激光器——二氧化碳激光器是以CO2气体作为工作物质的气体激光器。

二氧化碳激光器，可称“隐身人”，因为它发出的激光波长为10.6 微米，“身”处红外区，肉眼不能觉察，它的工作方式有连续、脉冲两种。连续方式产生的激光功率可达20 千瓦以上。脉冲方式产生波长10.6 微米的激光也是最强大的一种激光。人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支长 1 米左右的放电管。它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。

CO2激光器中，主要的工作物质由CO2，氮气，氦气三种气体组成。其中CO2是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO2激光器中起能量传递作用，为CO2激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO2分子激光跃迁能级图CO2激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO2分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO2分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。