工业用主流激光器概述
各种激光器的介绍
四、 新型固体激光器
3. 高功率固体激光器
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 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。
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 质中的热分结构如图(5-8)所示。
3.掺钕钇铝石榴石(Nd3＋：YAG) 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 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
图(5-4) Nd3＋:YAG 晶体的吸收光谱
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。 荧光谱线中心波长为1.35um和1.06um；由于 1.06um比1.35um波长的荧光强约4倍，所以激光振 荡中，将只产生1.06um的激光
图(5-8) 板条形固体激光器结构示意图
一、氦-氖(He-Ne)激光器
He-Ne激光器的结构形式很多，但都是由激光管和激光电源组成，激光管 由放电管、电极和光学谐振腔组成。
1. He-Ne激光器的结构和激发机理 He-Ne激光器可以分为内腔式、外腔式和半内腔式三种，如图(5-9)所示。 He-Ne激 光器工作物 质为Ne原子， 即激光辐射 发生在Ne原 子的不同能 级之间。He 主要起提高 Ne原子泵浦 速率的辅助 作用。
图(5-5) Nd3＋:YAG 的能级结构
二、固体激光器的泵浦系统
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。 2. 泵浦光源应当满足两个基本条件：一是有很高的发光效率；二是辐射光的光 谱特性应与激光工作物质的吸收光谱相匹配
852nm激光器的说明书
852nm激光器的说明书全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：852nm激光器说明书第一部分：产品概述852nm激光器是一种高性能的红外激光器，具有窄线宽，高功率和稳定性的特点。
该激光器广泛应用于医疗、工业、科研等领域，因其在红外光谱范围内的优异性能而备受青睐。
本激光器采用了先进的半导体激光技术，具有高效率、长寿命和良好的光电特性。
第二部分：技术参数波长：852nm输出功率：可调线宽：<0.1nm光束质量：M² < 1.2工作模式：连续或脉冲可选稳定性：±2%工作温度：10-40摄氏度存储温度：-20-60摄氏度第三部分：产品特点1. 波长精准：852nm激光器波长精度高，保证在红外光谱范围内的精确应用。
2. 输出稳定：采用优质半导体芯片和稳定的光学设计，输出功率稳定，波动小。
3. 长寿命：采用先进的散热设计和封装工艺，保证激光器的长期稳定运行。
4. 多种工作模式：可根据用户需求选择连续或脉冲工作模式，适用于不同的应用场景。
第四部分：安全注意事项1. 严格按照说明书操作，避免超范围使用和调整。
2. 长时间使用后，请确保激光器散热良好，避免过热损坏。
3. 使用前确保激光器和周围环境干净，防止外界污染影响激光器性能。
第五部分：应用领域1. 医疗领域：如激光治疗、激光手术等。
2. 工业领域：如激光测距、激光打标等。
3. 科研领域：如光谱分析、光学实验等。
第六部分：维护保养1. 定期清洁激光器表面及散热口，防止灰尘积聚。
2. 定期检查激光器电路、光学系统，确保运行正常。
3. 激光器长时间不使用时，应储存在阴凉干燥处。
第七部分：售后服务我们承诺对所有出售的852nm激光器提供一年免费保修，终身维护的服务承诺。
如有任何质量问题，请及时联系我们的售后服务部门。
总结：852nm激光器是一种高性能的红外激光器，具有精准波长、高稳定性和长寿命等特点，适用于医疗、工业和科研领域。
用户在使用时应严格按照说明书操作，并注意激光器的安全使用和定期维护，以保证其性能和寿命。
工业加工激光器
工业加工激光器用于激光加工的工业激光器主要有两大类：固体激光器和气体激光器。
其中，目前。
固体激光器以Nd:YA G激光器为代表；而气体激光器则以CO2激光器为代表。
随着激光技术的发展，目前人们也开始在某些加工应用场所使用大功率光纤激光器和大功率半导体激光器。
1Nd:YA G激光器其激光波长为1.06μm由于该种激光器的激光转换效率较低，Nd:YA G激光器的激光工作物质为固态的Nd:YA G棒。
同时受到YA G棒体积和导热率的限制，其激光输出平均功率不高。
但由于Nd:YA G激光器可以通过Q开关压缩激光输出的脉冲宽度，以脉冲方式工作时可获得很高的峰值功率（108W适用于需要高峰值功率的激光加工应用；其另一大优点是可以通过光纤传输，防止了复杂传输光路的设计激光机制作，三维加工中非常有用。
此外，还可以通过三倍频技术将激光波长转换为355nm紫外）激光立体造形技术中得到应用。
2CO2激光器其主要应用的激光波长为10.6μm由于该种激光器的激光转换效率较高，CO2激光器的激光工作物质为CO2混合气体。
同时激光器工作产生的热量可以通过对流或扩散迅速传送到激光增益区之外，其激光输出平均功率可以做到很高的水平（万瓦以上）满足大功率激光加工的要求。
主要是横流、轴流激光器。
①横流激光器：横流激光器的光束质量不太好，国内外用于激光加工的大功率CO2激光器。
为多模输出，主要用于热处置和焊接。
国目前已能生产各种大功率横流CO2激光器系列，可满足了国内激光热处置和焊接的需求。
②轴流激光器：轴流激光器的光束质量较好，为基模或准基模输出，主要用于激光切割和焊接，国激光切割设备市场主要由国外轴流激光器所占领。
尽管国内激光器厂商在国外轴流激光器上做了许多工作，但由于主要配件还需进口，产品价格难以大幅度下降，普及率低。
coherent激光机参数
coherent激光机参数Coherent连续波激光器Genesis CX-series是一款高性能的工业激光器，具有长寿命和无与伦比的性能。
该激光器采用连续输出方式，波长范围从355到1154纳米，功率从40毫瓦到10瓦，可以满足各种不同的应用需求。
Genesis CX-series提供了TEM00输出，最高功率可达10瓦，适用于各种工业领域，如半导体检测、全息摄影、流式细胞仪和显微镜等。
除了Genesis CX-series，Coherent还推出了ExciStar XS系列准分子激光器。
该系列激光器采用了超紧凑、轻型和高可靠性的设计，可以提供各种波长的紫外线光源，如157纳米、193纳米、248纳米等。
ExciStar XS系列的最大脉冲频率可以达到200Hz，最大脉冲能量为20.2mJ，最大功率为10W。
该系列激光器的性能卓越，适用于各种高精度和高效率的工业加工领域，如微电子、光电子、材料科学等。
除了激光器本身，Coherent还提供了一系列激光光束分析仪。
其中，LaserCam-HR II 是一款高性能的激光光束分析仪，可以用于测量和分析各种激光束的质量和特性。
该仪器具有高分辨率和高灵敏度的探测器，可以对激光束进行全面的测量和分析，包括光斑尺寸、光束质量、光强分布等。
LaserCam-HR II的测量精度高，可靠性好，是工业和科研领域中不可或缺的测量工具。
总的来说，Coherent的激光器和激光光束分析仪在性能和可靠性方面都具有很高的表现，可以满足各种不同的应用需求。
无论是连续波激光器还是准分子激光器，都可以提供稳定的输出和高效的工作效果，而激光光束分析仪则可以帮助用户对激光束进行精确的测量和分析。
如果您正在寻找高性能的激光器和激光光束分析仪，Coherent是一个值得考虑的品牌。
典型激光器介绍
典型激光器的原理、特点及应用摘要：本文介绍了四种典型的激光器，固体、气体、染料和半导体激光器，并分别介绍了特点及应用。
关键词：典型激光器，原理和特点，应用一、引言自梅曼发明了第一台红宝石激光器至今，激光器得到了飞速发展，在激光工作物质方面也得到了很大的改进，激光器根据激活媒质可分为固体、气体、染料和半导体激光器。
各类激光器各有特色，并在相关的领域里发挥着重要的作用。
二、固体激光器固体激光器是以掺杂离子的绝缘晶体或玻璃作为工作物质的激光器，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。
最常采用的固体工作物质仍然是红宝石、钕玻璃、掺钕钇铝石榴石(Nd3＋：Y AG)等三种。
图1是固体激光器的基本结构示意图。
图1 固体激光器的基本结构示意图1．红宝石(Cr3＋：A12O3)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＋)，铬离子与激光产生有关的能级结构如图2所示。
它属于三能级系统，相应于图（1-3）的简化能级模型，其激发态E3为4F1和4F2能级，激光上、下能级E2和E1分别为2E和4A2。
它的荧光谱线有两条：R1线和R2线，在室温下对应的中心波长分别为694.3nm和692.9nm。
由于R1线的辐射强度比R2大，在振荡过程中总占优势，所以通常红宝石激光器产生的激光谱线均为R1线(694.3nm)。
红宝石激光器的优点是机械强度高，容易生长大尺寸晶体，容易获得大能量的单模输出，输出的红颜色激光不但可见，而且适于常用硅探测器探测。
红宝石激光器的主要缺点是阈值高和温度效应非常严重。
随着温度的升高，激光波长将向长波长方向移动，荧光谱线变宽，荧光量子效率下降，导致阈值升高，严重时会引起“温度猝灭”。
因此，在室温情况下，红宝石激光器不适于连续和高重复率工作，但在低温下，可以连续运转。
目前在医学方面和动态全息方面还有应用价值。
中波红外激光器使用说明
中波红外激光器使用说明一、概述中波红外激光器是一种常用于工业、军事和科研领域的激光设备。
它利用中波红外激光的特性，可以用于红外光谱分析、热成像、材料加工等领域。
本文将介绍中波红外激光器的基本原理、使用注意事项以及常见故障排除方法。
二、基本原理中波红外激光器是通过将电能转化为激光能量来工作的。
其基本原理是利用激光介质中的能级跃迁，通过电子受激辐射的方式产生光子。
中波红外激光器使用的激光介质通常是掺杂有稀土离子的晶体或玻璃材料。
当外加电源提供能量时，激光介质中的激发态电子会跃迁到较低能级，产生一束特定波长的激光。
三、使用注意事项1. 安全操作：激光器输出功率较高，使用时应避免直接照射眼睛和皮肤，以免损伤视力或皮肤组织。
在操作过程中应佩戴适当的激光防护眼镜和防护服。
2. 温度控制：激光器的工作温度应在一定范围内，避免过高或过低温度对激光器性能的影响。
应确保激光器周围的环境温度适宜，并定期清洁激光器散热器。
3. 电源稳定：激光器的电源应保持稳定，电压波动过大可能会影响激光器的输出功率和波长稳定性。
建议使用稳定的电源设备，并定期检查电源线路的连接情况。
4. 清洁维护：定期对激光器进行清洁和维护，清除激光器表面的灰尘和污渍，避免影响激光器的正常工作。
清洁时应使用合适的清洁剂和软布进行擦拭，避免使用有腐蚀性的溶剂。
5. 防尘防湿：激光器是精密的光学仪器，应避免长时间暴露在潮湿和尘埃较大的环境中。
在不使用激光器时，应将其放置在防尘和防湿的存储箱中。
四、常见故障排除方法1. 输出功率下降：如果发现激光器的输出功率明显下降，可以首先检查激光介质是否老化或受损，需要更换新的激光介质。
同时还应检查激光器的电源是否正常，电源线路是否连接松动。
2. 波长不稳定：如果激光器的波长出现明显波动，可能是激光介质温度不稳定造成的。
可以通过调整激光器的工作温度或加装温控装置来解决这个问题。
3. 光斑质量变差：如果激光器的光斑质量变差，可能是光学耦合器件出现问题。
工业用主流激光器概述
光纤激光器
工作原理
工作物质：掺有稀土离子的光纤芯作为增益介质
泵浦源
• 外部光源 • 稀土离子吸收一个光子跃迁至高能级 • 稀土离子跃迁到低能级，发射光子
激励
发射
光纤激光器
结构组成
光泵 耦合器
谐振腔
电源
• 半导体激光器
• 端面成像式 • 侧面聚焦式 • 平面平行腔 • 光栅
• 连续
• 脉冲
光纤激光器
可达6kw
体积较紧凑， 采用水冷
激光切割与焊 接；空间激光 通信；泵浦源
吸收跃迁
可达100w
体积最小，不 需要复杂光路
激光切割与焊 接；空间通信； 泵浦源
结束
电源、工作物质、冷却系统、泵浦、谐振腔 电极 相干或是非相干光 源 半导体激光器
电源的作用也不同，气体利用电极泵浦，固 体用来给泵浦电源供电。
应用领域及特点
原理
CO₂激光 器 Nd:YAG 激光器 光纤激光 器
碰撞跃迁
输出功率
最高20kw
复杂程度
体积最大，需 要储气瓶
工业应用
激光切割与焊 接
吸收跃迁
电源及泵浦
电源：直流电源或高频交流电源 泵浦：横流或是轴流
CO₂激光器
工作特性 电光转换效率5%到15%; 直流激励较易实现，但高耦合功率对电极造 成损伤；高频交流适合大功率激光器，便于 提高功率的同时减小迟钝。 横流便于进行气体冷却，稳定功率；轴流可 以获得较好的光束质量。 高功率激光采用快速轴流，高频激励最高可 达20kw。
Nd+3:YAG激光器
工作原理
工作物质：掺钕钇铝石榴石（ Nd+3:YAG）
泵浦源
• 外部光源 • Nd+3离子吸收一个光子跃迁至高能级 • Nd+3离子跃迁到低能级，发射光子
二氧化碳激光器介绍
二氧化碳激光器介绍二氧化碳（CO2）激光器是一种常见的气体激光器，广泛应用于医学、工业和科研领域。
本文将介绍CO2激光器的原理、特点、应用以及一些相关的技术进展。
CO2激光器的原理基于二氧化碳分子在激发态和基态之间跃迁时放出的光能。
它的基本结构由激光管、泵浦源和输出耦合器组成。
激光管是一个封闭的管状动力学系统，内部充满了CO2、氮气和一小部分惰性气体混合物。
CO2激光器是中红外激光器，其工作波长在9.4~10.6微米之间。
泵浦源通常采用电子束激发或直接电通电流，以产生高能量的电子束或电弧，使得CO2分子处于激发态。
在该过程中，氮气和惰性气体起到了能量传递和CO2气体冷却的作用。
当CO2分子处于激发态时，通过碰撞和辐射跃迁，分子会回到基态并释放出能量。
这些能量以光子的形式被放射出来，形成一束高能量、单频率和空间相干性强的激光束。
这就是CO2激光器的工作原理。
CO2激光器具有几个显著的特点。
首先，它具有高能量密度和大功率输出的优势，因此在工业材料加工领域有广泛的应用。
其次，CO2激光器的波长与许多材料的吸收特性相匹配，可以实现高效的切割、焊接和打孔操作。
此外，CO2激光器由于其相对较长的波长，对光的传播有较好的表现，适用于长距离或特殊环境下的激光传输。
在医学领域，CO2激光器主要用于外科手术和皮肤治疗。
在外科手术中，它被广泛用于切除肿瘤、切割组织和凝固血管等。
在皮肤治疗中，CO2激光器可以用于去除皮肤病变、减少皱纹以及治疗疤痕等。
CO2激光器具有高的吸收率和浅的组织穿透深度，因此可以实现精确的组织切割和热效应。
在工业领域，CO2激光器主要用于金属切割、打标和焊接。
它可以通过调节功率和扫描速度来实现不同厚度的材料切割。
同样，CO2激光器还可以用于非金属材料如塑料、木材和陶瓷的切割和打标。
值得注意的是，CO2激光器的使用需要遵循一定的安全措施。
它的激光束具有很高的能量密度，对人体和物体可能造成伤害。
因此，在使用CO2激光器时，必须佩戴适当的防护装备，并遵循相应的操作规程。
半导体激光器分类
半导体激光器分类半导体激光器是一种利用半导体材料的电子和空穴相互作用而产生的激光器件。
它广泛应用于通信、医疗、工业等领域。
根据不同的分类标准，半导体激光器可以分为多种类型，下面将对其进行详细介绍。
1. 根据材料类型分类(1) GaAs激光器：使用GaAs（砷化镓）作为材料，主要应用于通信领域。
(2) InP激光器：使用InP（磷化铟）作为材料，主要应用于高速通信和光纤通信领域。
(3) GaN激光器：使用GaN（氮化镓）作为材料，主要应用于紫外线LED、蓝色LED等领域。
2. 根据结构类型分类(1) Fabry-Perot激光器：是最简单的半导体激光器结构，由两个反射镜和一个活性层组成。
适用于短距离通信和数据传输。
(2) DFB（分布式反馈）激光器：在Fabry-Perot结构上加入了布拉格反射镜，在活性层上形成周期性折射率的结构，实现了单纵模输出。
适用于长距离通信和高速数据传输。
(3) VCSEL（垂直腔面发射激光器）：是一种垂直发射结构，通过反射镜和半透明膜将激光垂直发出，具有较高的输出功率和单模特性。
适用于短距离通信、数据传输和传感领域。
3. 根据波长范围分类(1) 红外激光器：波长范围在0.75-1.5μm之间，主要应用于通信、医疗、工业等领域。
(2) 可见光激光器：波长范围在0.4-0.7μm之间，主要应用于显示技术、医疗等领域。
(3) 紫外线激光器：波长范围在0.1-0.4μm之间，主要应用于材料加工、生物医学等领域。
4. 根据工作方式分类(1) 连续波（CW）激光器：连续不断地产生激光输出。
(2) 脉冲激光器：产生脉冲状的激光输出，可分为Q-switched和mode-locked两种。
(3) 调制激光器：通过调制电流或光强度来改变激光输出的特性，适用于高速通信和数据传输。
总之，根据不同的分类标准，半导体激光器可以分为多种类型。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的激光器类型。
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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1、红宝石的基本特性
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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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DFB半导体激光器示意图
DBR半导体激光器示意图
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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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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。
盘点工业生产中常用的几种激光器
盘点工业生产中常用的几种激光器
目前，光纤激光器在工业加工领域扮演了极为关键的角色，特别是在高功率激光加工中。
不同类型激光器，在特性上存在差异，因而在不同行业领域中适用性各不相同。
那么我们就来区分一下激光的种类和应用吧。
按照工作物质进行划分，激光器可以分为气体激光器，包括了CO2激光器、He-Ne激光器等；以液体染料作为泵浦源的液体激光器；固体激光器，Nd：YAG、Nd：YVO4、Yb：YLP等；半导体激光器等等。
按照工作方式进行区分，则可以分为连续型激光器和脉冲型激光器。
从基本工作原理上来看，各种激光器大同小异，包括泵浦源、光学谐振腔和增益介质三部分。
在激光打标方面，常用的激光器有YAG灯泵浦固体激光器、侧面泵浦固体激光器、端面泵浦固体激光器、光纤激光器、CO2激光器。
就打标加工而言，由于加工深度和强度并不是很高，因此许多激光器在这一方面均能胜任。
侧面泵浦和端面泵浦主要只是在泵浦方向上的差别。
CO2 激光器是远红外光频段波长为10.6微米的气体激光器，采用CO2气体作为泵浦介质。
再加上高电压，使得稀薄气体中产生自激导电，进而使气体分子释放出激光。
激光技术在工业上的应用十分广泛，可是却让人觉得离我们的生活距离有点远。
而在我们的日常生活中，其实许多地方都能看到激光加工的影子。
比如说平时购买商品时，看到的标码，服饰上的配饰配件也有许多是激光加工而成，以前常见的CD/DVD，工作中经常会用到的激光打印机，激光防伪标志，购物付款时售货员用的条形码扫描器等等。
激光器的种类其实远不止上述这些，并且随着科技的不断发展，激光技术也在不断向更多领域渗透，为我们的生活带来更多的改变。
激光器的种类及性能参数总结讲解
激光器的种类及性能参数总结讲解激光器的种类及性能参数总结半导体激光器——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。
常用激光器简介
几种常用激光器的概述一、CO2激光器1、背景气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。
特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。
二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。
1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。
在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。
不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。
最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。
2、工作原理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。
3、特点二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点：（1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。
（2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。
激光器简介介绍
05 激光器的未来发展趋势和 挑战
高功率激光器的研发和应用
高功率激光器在国防、工业和 医疗等领域具有广泛的应用前 景。
研发高功率激光器的关键在于 提高输出功率、光束质量和稳 定性，以及降低制造成本。
高功率激光器在材料加工、激 光雷达、照明和通信等领域已 取得重要进展。
超快激光器的研发和应用
应用
二氧化碳激光器在医疗美容中应用广 泛，如激光手术刀、皮肤美白等。
固体激光器
特点
体积小、重量轻、效率高、操作简单。
应用
用于材料加工、打标、雕刻等领域。
液体激光器
特点
输出波长可调、效率较高。
应用
用于生物医学、光谱学等领域。
半导体激光器
要点一
特点
体积小、寿命长、价格便宜。
要点二
应用
用于光纤通信、数据存储等领域。
激光打标
利用激光的高能量密度在 物体表面刻印图案、文字 或编码等标识，实现高效 、环保的打标方式。
激光焊接
通过激光束将两个或多个 材料连接在一起，具有高 精度、高强度和高密封性 等优点。
医学领域
激光治疗
利用激光的能量照射人体组织， 通过热能、光化学效应等作用达 到治疗目的，如激光手术、激光
美白等。
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光纤激光器
特点
输出波长稳定、效率高、光束质量好。
VS
应用
用于高速光纤通信、激光雷达等领域。
03 激光器的组成和工作02
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增益介质
用于提供能量放大作用，通常 由气体、液体、固体或半导体
等材料组成。
泵浦源
用于向增益介质提供能量，通 常采用光、电、化学等方法。
激光器的种类讲解
激光器的种类讲解激光器是一种能够产生高纯度、高亮度和一致的光束的装置。
他们在科研、医学、工业和通信等领域中具有广泛的应用。
根据激光器的工作原理和参数，可以将激光器分为多种类型，如气体激光器、固体激光器、半导体激光器和光纤激光器等。
本文将对各种类型的激光器进行深入的讲解。
1.气体激光器：气体激光器是最早被发明出来的激光器类型之一、它们通过用电流激励气体分子来产生所需波长的激光。
常见的气体激光器有氦氖激光器(He-Ne)、二氧化碳激光器(CO2)、氩离子激光器(Ar)等。
气体激光器具有较大的输出功率和较高的波长稳定性，适用于医学、切割和焊接等领域。
2.固体激光器：固体激光器是使用固体材料作为激光介质的激光器。
常见的固体材料有Nd:YAG、Nd:YVO4和Ti:sapphire等。
固体激光器可以通过激光二极管或弧光灯等能量源进行激发。
它们具有高效、高稳定性和长寿命的特点，适用于雷达系统、激光加工和科学研究等领域。
3.半导体激光器：半导体激光器是通过电流注入拥有p-n结构的半导体材料，使其产生激光。
半导体材料可以是单一的半导体材料，如GaAs、InP，也可以是多层薄膜结构，如VCSEL(垂直腔面发射激光器)。
半导体激光器具有小型化、低功率和高效率的特点，广泛应用于通信、光存储和光电显示等领域。
4.光纤激光器：光纤激光器是利用光纤作为激光介质的激光器。
光纤激光器通常包括光纤光源和光纤放大器两个部分。
光纤光源是利用受激辐射从光纤核心产生激光，通常使用稀土离子注入的光纤作为激发材料。
光纤放大器则通过将输入的激光信号放大，从而得到高亮度的激光输出。
光纤激光器具有小型化、高品质和集成化的特点，广泛应用于通信、激光打标和光纤光源等领域。
除了以上所述的主要激光器类型，还有许多其他的激光器类型，例如自由电子激光器、化学激光器和超短脉冲激光器等。
不同类型的激光器在应用领域和性能参数上有着差异。
因此，在选择激光器时，需要根据具体需求来确定最合适的类型和参数。
激光器的种类及应用
激光器的种类及应用激光器是一种能够产生高强度、单色、相干光的装置，被广泛应用于科研、医学、工业、军事等领域。
根据激光器的工作原理和应用领域的不同，可以分为以下几种类型：1.气体激光器气体激光器利用气体电离放电激发基态原子或分子，从而产生激光。
常见的气体激光器包括CO2激光器、氦氖激光器、氩离子激光器等。
气体激光器具有较大的功率输出和较高的效率，被广泛应用于材料加工、医学、通信等领域。
2.固体激光器固体激光器利用固体材料中的色心离子或稀土离子来实现激光的产生。
常见的固体激光器有Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器等。
固体激光器具有较高的光学效率和较长的寿命，在材料加工、医学、研究等领域有广泛应用。
3.半导体激光器半导体激光器利用半导体材料中的电子与空穴的复合辐射产生激光。
常见的半导体激光器有激光二极管和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。
半导体激光器具有小体积、高效率、低功率消耗等优点，被广泛应用于光通信、激光打印、激光雷达等领域。
4.光纤激光器光纤激光器是利用光纤介质中的掺杂离子来产生激光。
常见的光纤激光器有光纤光栅激光器、光纤拉曼激光器等。
光纤激光器具有输出光束质量好、稳定性高、易于集成等优点，被广泛应用于通信、激光加工等领域。
5.势能激发激光器势能激发激光器利用电能、化学能等形式的势能转化为激光的能量。
其中，化学激光器通过化学反应释放能量来产生激光，常见的有二氧化碳化学激光器；核聚变激光器通过核聚变反应释放能量来产生激光。
6.自由电子激光器自由电子激光器利用电子在磁场中的轨道运动来产生激光。
自由电子激光器具有宽波谱、高亮度和超短脉冲等优点，被广泛应用于材料表面处理、生物医学和物理研究等领域。
激光器在各个领域具有广泛的应用：1.医疗领域激光器在医学诊断和治疗中发挥着重要作用。
例如，激光刀在手术中用于切割和凝固组织；激光眼科手术用于矫正视力；激光美容仪器用于皮肤治疗和脱毛等。
2.材料加工激光器在材料切割、焊接、打孔、刻蚀等方面发挥着重要作用。
各种激光器的原理及应用
各种激光器的原理及应用1. 激光器的基本原理激光器（Laser）是一种利用受激辐射原理产生高度聚焦、单色、相干光的光源。
其基本原理主要包括：•受激辐射：当介质中的原子或分子处于激发态时，如果受到外界射入的同样频率的光子激发，将发生受激辐射现象。
此时，受激辐射的光子与外界注入的光子具有相同频率、相同相位和相同方向，形成相干光。
•光放大：经过受激辐射形成的相干光在光学谐振腔中反复多次反射，不断被吸收和放大，最终产生高度聚焦、高强度的光束。
•波长选择：激光器的工作波长是由谐振腔内的光学元件（如半导体、液体、气体等）的性质决定的。
2. 类别及应用2.1 气体激光器气体激光器是一种以气体为活性介质的激光器，主要包括：•氦氖激光器：工作波长为632.8纳米，常用于医学、测量、显示等领域。
•二氧化碳激光器：工作波长为10.6微米，主要应用于工业加工、医学手术、激光打印等领域。
2.2 固体激光器固体激光器是一种以固体为活性介质的激光器，主要包括：•Nd:YAG激光器：工作波长为1064纳米，被广泛应用于通信、材料加工、医学等领域。
•钛宝石激光器：工作波长为700至1100纳米，常用于生物医学、化学分析和科学研究等领域。
2.3 半导体激光器半导体激光器是一种以半导体材料为活性介质的激光器，主要包括：•二极管激光器：工作波长范围广泛，从不可见光到近红外光均可实现，广泛应用于通信、显示、雷达、光存储等领域。
•垂直尺寸结构激光器（VCSEL）：具有低功耗、小尺寸、高速传输等特点，被广泛用于光通信、生物测量、光传感等领域。
2.4 光纤激光器光纤激光器是一种将活性介质置于光纤内部的激光器，主要包括：•光纤光栅激光器：利用光纤光栅将激光器束聚焦到光纤芯心处，广泛应用于光纤通信、光纤传感、激光雷达等领域。
•偏振保持光纤激光器：通过特殊设计的光纤结构使激光器输出光的偏振状态得到保持，用于光通信、光测量等领域。
3. 总结不同种类的激光器原理和应用不同，合理选择激光器种类对于进行特定的实验或工作具有重要意义。
各种激光器的介绍
各种激光器的介绍激光器是一种将能量源转化为高强度、高单色性、高定向性的激光光束的装置。
激光器被广泛应用于医疗、通信、材料加工、测量检测等各个领域。
下面将介绍几种常见的激光器。
1.氦氖激光器（He-Ne激光器）氦氖激光器是一种气体激光器，它利用氦和氖的混合气体在波长为632.8纳米的红光范围内产生激光。
氦氖激光器具有单一稳定频率、高空间定向性和较小的光腔长度，适用于光学实验、干涉测量等领域。
2.二极管激光器（LD激光器）二极管激光器是一种半导体激光器，它是由多层不同材料的半导体材料组成的结构。
二极管激光器广泛应用于通信领域，如光纤通信、光存储等。
它具有体积小、效率高的特点。
3.CO2激光器CO2激光器是一种分子激光器，其工作介质是CO2分子。
CO2激光器具有中红外波段的辐射，波长在9.6-10.6微米之间。
CO2激光器在材料加工、医疗等领域有广泛应用，如切割、焊接、组织切割等。
4.Nd:YAG激光器Nd:YAG激光器是一种固体激光器，其工作介质是掺有镓和铽离子的YAG晶体。
它具有较长的荧光寿命和较高的能量转换效率，常用于材料加工、医疗、科学研究等领域。
5.氮化镓激光器（GaN激光器）氮化镓激光器是一种宽禁带半导体激光器，它利用氮化镓材料发射紫外激光。
GaN激光器具有较高的工作温度、较长的寿命和较高的光电子转换效率，可用于蓝光显示、白光LED照明等领域。
6.染料激光器染料激光器是一种利用染料溶液作为工作介质的激光器。
它具有波长调谐范围广、转换效率高的特点。
染料激光器在科学研究、生物医学等领域有广泛应用。
7.纳秒脉冲激光器纳秒脉冲激光器是一种能够在纳秒时间尺度内产生激光脉冲的激光器。
它广泛应用于材料加工、精密测量、医疗等领域，如激光打标、激光切割、激光测距等。
总之，激光器具有波长可调、能量可控、光束质量高等优点，能满足不同应用领域的需求。
随着材料科学、光学技术的不断发展，激光器的种类也在不断增多，并得到了广泛的研究和应用。
激光器的种类及应用
激光器的种类及应用激光器是一种产生高强度、高聚束、单色、相干光的装置。
它们被广泛应用于各个领域，包括医学、通信、材料加工、军事、测量和科学研究等。
下面将介绍几种常见激光器的种类及其应用。
1.气体激光器：气体激光器是最早被发展出来的激光器之一、最常见的气体激光器包括二氧化碳激光器和氩离子激光器。
二氧化碳激光器主要用于材料切割、焊接和打孔等工业应用，还被广泛应用于医学手术和皮肤美容治疗。
氩离子激光器在医学和科学研究中也有广泛应用，例如眼科手术、实验物理和化学研究。
2.固体激光器：固体激光器是一种使用固体材料作为激活介质的激光器。
最常见的固体激光器包括Nd:YAG激光器和铷钾硼酸盐（Nd:YVO4）激光器。
固体激光器有较高的光束质量和较长的寿命，被广泛应用于材料加工、医学、科学研究和军事领域。
它们可以用于切割、钻孔、焊接、标记和激光测距等应用。
3.半导体激光器：半导体激光器是使用半导体材料作为激发源的激光器。
它们具有体积小、功耗低和价格低廉的特点，因此在通信、激光打印、光存储和生物医学等领域得到了广泛应用。
激光二极管是最常见的半导体激光器之一，它们被广泛用于激光打印机、激光扫描仪和激光指示器等设备中。
4.光纤激光器：光纤激光器是利用光纤作为光传输介质的激光器。
它们具有高效率、高功率输出和相对较小的尺寸。
光纤激光器被广泛应用于通信、材料加工和医学等领域。
例如，光纤激光器可以用于光纤通信系统中的信号放大和发送，也可以用于材料切割、焊接和打标等高精度加工过程。
5.半导体激光二极管：半导体激光二极管是一种小型、低功耗的激光器。
它们主要用于光通信、激光打印、激光显示和传感器等领域。
激光二极管被广泛用于光纤通信系统中的光放大器和激光器，也被应用于激光打印机、光盘读写器和激光雷达等设备。
总而言之，激光器的种类繁多，每种类型都有其特定的应用领域。
激光技术的不断进步和创新将会带来更多新的应用和发展机会。
2-激光的物理特性及工业激光器概述
四、光束特征描述及光束传播定义
1、发散角
光的发散性决定了远距离传播时光的准直性。 衍射极限基模激光：
光束半径
( z)
激光束腰
z 2 2 ( z ) 0 2 1 2 0
0
远场发散角 光轴
d (z) z dz (z )f
三、激光束的基本物理特性
3、相干性
以适当方法将统一光源发出的光分成两束，再使两束光重合便产生明由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的杂乱光，合成后不 能形成整齐有序的大振幅光波。
激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、规则有序的 大振幅光波。
激光
单色性决定物质对激光能量的吸收和精 细聚焦的可能性。
能 量 自然光
波长
三、激光束的基本物理特性
2、方向性
方向性：激光平行传播的程度 激光器输出的光束发散角度小于10-3~10-5弧度。 激光通过直径为D的孔径时，由于衍射会产生一定发散
(发散角)
激光束
等相位面
一个具有10mW功率的He-Ne激光器可产生比太阳高几千倍的亮度， 可在屏幕上形成面积很小但照度很大的光斑。
2、光与物质的相互作用
光子与物质粒子作用时，从一个能级 跃迁到另一个能级时，并吸收或辐射光 子，光子能量为：
电子
E3 E2 E1
原子核
hv E2 E1
h:普朗克常数, v:频率 三种作用形式：受激吸收、自发辐射、受激辐射
二、激光产生的基本原理
受激吸收：处于低能级的粒子受到一个能量 h=E2-E1 光子的作用， 从E1 能级跃迁到 E2能级的过程。
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Nd+3:YAG激光器
工作原理
工作物质：掺钕钇铝石榴石（ Nd+3:YAG）
泵浦源
• 外部光源 • Nd+3离子吸收一个光子跃迁至高能级 • Nd+3离子跃迁到低能级，发射光子
激励
发射
Nd+3:YAG激光器
结构组成
圆棒或方 棒
功率随棒 长与端面 面积增加
Nd+3:YAG 晶体
端面平面、 倾斜、布 儒斯特角
光纤激光器
工作原理
工作物质：掺有稀土离子的光纤芯作为增益介质
泵浦源
• 外部光源 • 稀土离子吸收一个光子跃迁至高能级 • 稀土离子跃迁到低能级，器
结构组成
光泵 耦合器
谐振腔
电源
• 半导体激光器
• 端面成像式 • 侧面聚焦式 • 平面平行腔 • 光栅
• 连续
• 脉冲
光纤激光器
可达6kw
体积较紧凑， 采用水冷
激光切割与焊 接；空间激光 通信；泵浦源
吸收跃迁
可达100w
体积最小，不 需要复杂光路
激光切割与焊 接；空间通信； 泵浦源
结束
两端镀增 透膜
Nd+3:YAG激光器
结构组成
光泵 聚光腔
谐振腔
• 相干光源
• 非相干光源 • 成像式
• 非成像式 • 平面平行腔 • 非稳腔或虚共心腔
• 连续
电源
• 脉冲
Nd+3:YAG激光器
工作特性 采用半导体泵浦，光电转化效率为10%到 25%。 灯泵多为横向泵浦，半导体泵浦可为端面或 是横向泵浦。 端面半导体泵浦光束质量较好；灯泵输出功 率较高。 工业用连续灯泵浦功率最高达到4kw，横向 半导体泵浦可达6kw，利用Q开关，可得到峰值 功率为10Mw的峰值功率。
电源及泵浦
电源：直流电源或高频交流电源 泵浦：横流或是轴流
CO₂激光器
工作特性 电光转换效率5%到15%; 直流激励较易实现，但高耦合功率对电极造 成损伤；高频交流适合大功率激光器，便于 提高功率的同时减小迟钝。 横流便于进行气体冷却，稳定功率；轴流可 以获得较好的光束质量。 高功率激光采用快速轴流，高频激励最高可 达20kw。
工作特性 采用半导体激光泵浦，对高掺杂Nd+3 光纤， 泵浦光100w，输出光可达30w，光光转化效 率达56%。 光纤激光器多为半导体端面泵浦，可达到 更高效率。 光学耦合系统的性能对激光器效率有很大 影响。 对于集成度更高的应用可在光纤端面制成 光栅形成谐振腔。
应用领域及特点
结构对比
CO₂激光器 Nd：YAG激光器 光纤激光器
电源、工作物质、冷却系统、泵浦、谐振腔 电极 相干或是非相干光 源 半导体激光器
电源的作用也不同，气体利用电极泵浦，固 体用来给泵浦电源供电。
应用领域及特点
原理
CO₂激光 器 Nd:YAG 激光器 光纤激光 器
碰撞跃迁
输出功率
最高20kw
复杂程度
体积最大，需 要储气瓶
工业应用
激光切割与焊 接
吸收跃迁
实用激光器概述
主要内容
1、实用主流激光器 2、CO₂激光器 3、Nd:YAG激光器 4、光纤激光器 5、应用领域及特点
实用主流激光器
气体激光器
固体激光器 光纤激光器
• CO₂激光器 • 氩离子激光器
• He-Ne激光器
• Nd:YAG激光器 • 红宝石激光器 • 蓝宝石激光器
• 晶体光纤激光器 • 掺杂光纤激光器
CO₂激光器
工作原理
工作物质：CO₂，氮气，氦气
泵浦源
• 电极 • 电子激励氮分子，氮分子与CO₂分子碰撞 • CO₂分子由高能级跃迁至低能级
激励
发射
CO₂激光器
结构组成
放电管在内，储气罐在外，中间为 冷却管
放电 管
输出功率与放电管长度有关
储气 管
激光 管
冷却 管
CO₂激光器
光学谐振腔
平面镜+凹面镜：反射镜镀高反金属膜；透射镜开孔以透 过材料填充