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激光器的基本结构
发布时间:2019-04-03 18:16
       激光的产生必须选择合适的工作介质,可以是常体、液体、固体或半导体。在这种介质中可以实现粒子数反转,以制造获得激光的必要条件。显然亚稳态能级的存在,对实现粒子数反转世非常有利的。现有工作介质近千种,可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外,非常广泛。

1、激光工作介质
 
  激光的产生必须选择合适的工作介质,可以是常体、液体、固体或半导体。在这种介质中可以实现粒子数反转,以制造获得激光的必要条件。显然亚稳态能级的存在,对实现粒子数反转世非常有利的。现有工作介质近千种,可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外,非常广泛。
 
  作为激光器的核心,是由激活粒子(都为金属)和基质两部分组成,激活粒子的能级结构决定了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性,基质主要决定了工作物质的理化性质。根据激活粒子的能级结构形式,可分为三能级系统(例如红宝石激光器)与四能级系统(例如Er:YAG激光器)。工作物质的形状目前常用的主要有四种:圆柱形(目前使用最多)、平板形、圆盘形及管状。
 
  2、激励源
 
  为了使工作介质中出现粒子数反转,必须用一定的方法去激励原子体系,使处于上能级的粒子数增加。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子,称为电激励;也可用脉冲光源来照射工作介质,称为光激励;还有热激励、化学激励等。各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。为了不断得到激光输出,必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。
 
  3、聚光系统
 
  聚光腔的作用有两个,一个是将泵浦源与工作物质有效的耦合;另一个是决定激光物质上泵浦光密度的分布,从而影响到输出光束的均匀性、发散度和光学畸变。工作物质和泵浦源都安装在聚光腔内,因此聚光腔的优劣直接影响泵浦的效率及工作性能。椭圆柱聚光腔是目前小型固体激光器最常采用的。
 
  4、光学谐振腔
 
  由全反射镜和部分反射镜组成,是固体激光器的重要组成部分。光学谐振腔除了提供光学正反馈维持激光持续振荡以形成受激发射,还对振荡光束的方向和频率进行限制,以保证输出激光的高单色性和高定向性。最简单常用的固体激光器的光学谐振腔是由相向放置的两平面镜(或球面镜)构成。
 
  5、冷却与滤光系统
 
  冷却与滤光系统是激光器必不可少的辅助装置。固体激光器工作时会产生比较严重的热效应,所以通常都要采取?冷却措施。主要是对激光工作物质、泵浦系统和聚光腔进行冷却,以保证激光器的正常使用及器材的保护。冷却方法有液体冷却、气体冷却和传导冷却,但目前使用最广泛的是液体冷却方法。要获得高单色性的激光束,滤光系统起了很大的作用。滤光系统?能够将大部分的泵浦光和其他一些干扰光过滤,使得输出的激光单色性非常好。

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