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當(dāng)前位置:技術(shù)文檔

激光器種類和用途

來源:未知 時間:2020-04-28 19:32 點擊:

 激光器發(fā)出的光質(zhì)量純凈、光譜穩(wěn)定可以在很多方面被應(yīng)用。
紅寶石激光:初的激光器是紅寶石被明亮的閃光燈泡所激勵,所產(chǎn)生的激光是“脈沖激光”,而非連續(xù)穩(wěn)定的光束。這種激光器產(chǎn)生的光束質(zhì)量和我們現(xiàn)在使用的激光二管產(chǎn)生的激光有本質(zhì)的區(qū)別。這種僅僅持續(xù)幾納秒的強光發(fā)射非常適合捕捉容易移動的物體,例如拍攝全息的人物肖像畫,副激光肖像在1967年誕生。紅寶石激光器需要昂貴的紅寶石而且只能產(chǎn)生短暫的脈沖光。
氦氖激光器:1960年科學(xué)家Ali Javan、William R.Brennet Jr.和Donald Herriot 設(shè)計了氦氖激光器。這是臺氣體激光器,這種激光器是全息攝影師常用的裝備。兩個優(yōu)點:1、產(chǎn)生連續(xù)激光輸出;2、不需要閃光燈泡進行光激勵,而用電激勵氣體。
激光二管:激光二管是當(dāng)前為常用的激光器之一,在二管的PN結(jié)兩側(cè)電子與空穴的自發(fā)復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象稱為自發(fā)輻射。當(dāng)自發(fā)輻射所產(chǎn)生的光子通過半導(dǎo)體時,一旦經(jīng)過已發(fā)射的電子—空穴對附近,就能激勵二者復(fù)合,產(chǎn)生新光子,這種光子誘使已激發(fā)的載流子復(fù)合而發(fā)出新光子現(xiàn)象稱為受激輻射。如果注入電流足夠大,則會形成和熱平衡狀態(tài)相反的載流子分布,即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)有源層內(nèi)的載流子在大量反轉(zhuǎn)情況下,少量自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子由于諧振腔兩端面往復(fù)反射而產(chǎn)生感應(yīng)輻射,造成選頻諧振正反饋,或者說對某一頻率具有增益。當(dāng)增益大于吸收損耗時,就可從PN結(jié)發(fā)出具有良好譜線的相干光——激光。激光二管的發(fā)明讓激光應(yīng)用可以迅速普及,各類信息掃描、光纖通信、激光測距、激光雷達、激光唱片、激光指示器、超市的收款等等,各類應(yīng)用正在不斷被開發(fā)和普及。

 

氣體激光器
介質(zhì)是氣體的激光器,此種激光器通過放電得到激發(fā)。
氦氖激光器:重要的紅光放射源(632.8 nm)。
二氧化碳激光器:波長約10.6 μm(紅外線),重要的工業(yè)激光。
一氧化碳激光器:波長約6-8 μm(紅外線),只在冷卻的條件下工作。
氮氣激光器:337.1 nm (紫外線)。
氬離子激光器:具有多個波長,457.9 nm (8%)丶476.5 nm (12%)丶488.0 nm (20%)丶496.5 nm (12%)丶501.7 nm (5%)丶514.5 nm (43%)(由藍光到綠光)。
氦鎘激光器:重要的藍光(442nm)和近紫外激光源(325nm)。
氪離子激光器:具有多個波長,350.7nm丶356.4nm丶476.2nm丶482.5nm丶520.6nm丶530.9nm丶586.2nm丶647.1nm (強)丶676.4nm丶752.5nm丶799.3nm (從藍光到深紅光)。
氧離子激光器
氙離子激光器
混合氣體激光器:不含純氣體,而是幾種氣體的混合物(一般為氬丶氪等)。
準分子激光器:比如KrF (248 nm)丶XeF (351-353 nm)丶ArF (193 nm)丶XeCl (308 nm)丶F2 (157 nm) (均為紫外線)。
金屬蒸汽激光器:比如銅蒸汽激光器,波長介於510.6-578.2 nm之間。由於很好的加強性,可以不用諧振鏡。
金屬鹵化物激光器:比如溴化銅激光器,波長介於510.6-578.2 nm之間。由於很好的加強性,可以不用諧振鏡。
化學(xué)激發(fā)激光器是一種特殊的形式。激發(fā)通過媒介中的化學(xué)反應(yīng)來進行。媒介是一次性的,使用後就被消耗掉了。對於高功率的條件及軍事領(lǐng)域是非常理想的。
鹽酸激光器
碘激光器

固體激光器
介質(zhì)是固體的激光器,此種工作物質(zhì)通過燈丶半導(dǎo)體激光器陣列丶其他激光器光照泵浦得到激發(fā)。熱透鏡效應(yīng)是大多數(shù)固體激光器的一項缺陷。
紅寶石激光器:世界上臺激光器,1960年7月7日,美國青年科學(xué)家梅曼宣布世界上臺激光器由誕生,這臺激光器就是紅寶石激光器,工作波長一般為6943,工作狀態(tài)是單次脈沖式,每脈沖在1ms量級,輸出能量為焦耳數(shù)量級。
Nd:YAG(摻釹釔鋁石榴石):常用的固體激光器,工作波長一般為1064nm,這一波長為四能級系統(tǒng),還有其他能級可以輸出其他波長的激光。
Nd:YVO4(摻釹釩酸釔):低功率應(yīng)用廣泛的固體激光器,工作波長一般為1064nm,可以通過KTP,LBO非線性晶體倍頻後產(chǎn)生532nm綠光的激光器。
Yb:YAG(摻鐿釔鋁石榴石):適用於高功率輸出,這種材料的碟片激光器在激光工業(yè)加工領(lǐng)域有很強優(yōu)勢。
鈦藍寶石激光器:具有較寬的波長調(diào)節(jié)范圍(670nm~1200nm)

半導(dǎo)體激光器
 
纖綠半導(dǎo)體激光模組
半導(dǎo)體激光器也稱為半導(dǎo)體激光二管,或簡稱激光二管(Laser Diode,LD)。由于半導(dǎo)體材料本身物質(zhì)結(jié)構(gòu)的特異性以及半導(dǎo)體材料中電子運動規(guī)律的特殊性,使半導(dǎo)體激光器的工作特性具有其特殊性。
半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用的器件。.其工作原理是通過一定的激勵方式,在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶(導(dǎo)帶與價帶)之間,或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)(受主或施主)能級之間,實現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn),當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時,便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。半導(dǎo)體激光器的激勵方式主要有三種,即電注入式,光泵式和高能電子束激勵式。電注入式半導(dǎo)體激光器,一般是由砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等等材料制成的半導(dǎo)體面結(jié)型二管,沿正向偏壓注入電流進行激勵,在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射。光泵式半導(dǎo)體激光器,一般用N型或P型半導(dǎo)體單晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物質(zhì),以其他激光器發(fā)出的激光作光泵激勵.高能電子束激勵式半導(dǎo)體激光器,一般也是用N型或者P型半導(dǎo)體單晶如PbS,CdS,ZhO等)做工作物質(zhì),通過由外部注入高能電子束進行激勵。在半導(dǎo)體激光器件中,性能較好,應(yīng)用較廣的是具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注入式GaAs二管激光器。
半導(dǎo)體激光器采用注入電流方式泵浦。

 
纖綠半導(dǎo)體激光手電
半導(dǎo)體激光器波長覆蓋范圍為紫外至紅外波段(300nm~十幾微米),其中1.3um與1.55um為光纖傳輸?shù)膬蓚窗口。半導(dǎo)體激光器具有能量轉(zhuǎn)換效率高、易于進行高速電流調(diào)制、超小型化、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命才長等突出特點,使其成為重要具應(yīng)用價值的一類的激光器。
半導(dǎo)體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器,由于它的波長范圍寬,制作簡單、成本低、易于大量生產(chǎn),并且由于體積小、重量輕、壽命長,因此,品種發(fā)展快,應(yīng)用范圍廣,已超過300種,半導(dǎo)體激光器的主要應(yīng)用領(lǐng)域是Gb局域網(wǎng),850nm波長的半導(dǎo)體激光器適用于)1Gb局域網(wǎng),1300nm -1550nm波長的半導(dǎo)體激光器適用于1OGb局域網(wǎng)系統(tǒng).半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用范圍覆蓋了整個光電子學(xué)領(lǐng)域,已成為當(dāng)今光電子科學(xué)的核心技術(shù).半導(dǎo)體激光器在激光測距、激光雷達、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導(dǎo)跟蹤、引燃引爆、自動控制、檢測儀器等方面獲得了廣泛的應(yīng)用,形成了廣闊的市場。1978年,半導(dǎo)體激光器開始應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng),半導(dǎo)體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規(guī)模集成電路平面工藝組成光電子系統(tǒng).由于半導(dǎo)體激光器有著超小型、高效率和高速工作的優(yōu)異特點,所以這類器件的發(fā)展,一開始就和光通信技術(shù)緊密結(jié)合在一起,它在光通信、光變換、光互連、并行光波系統(tǒng)、光信息處理和光存貯、光計算機外部設(shè)備的光禍合等方面有重要用途.半導(dǎo)體激光器的問世大地推動了信息光電子技術(shù)的發(fā)展,到如今,它是當(dāng)前光通信領(lǐng)域中發(fā)展快、為重要的激光光纖通信的重要光源.半導(dǎo)體激光器再加上低損耗光纖,對光纖通信產(chǎn)生了重大影響,并加速了它的發(fā)展.因此可以說,沒有半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn),就沒有當(dāng)今的光通信.GaAs/AlGaAs雙異質(zhì)結(jié)激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源,如今,凡是長距離、大容量的光信息傳輸系統(tǒng)無不都采用分布反饋式半導(dǎo)體激光器(DFB一LD).半導(dǎo)體激光器也廣泛地應(yīng)用于光盤技術(shù)中,光盤技術(shù)是集計算技術(shù)、激光技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)于一體的綜合性技術(shù).是大容t.高密度、快速有效和低成本的信息存儲手段,它需要半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的光束將信息寫人和讀出。


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