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固体激光器的原理及应用
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半导体激光器, 固体激光器, Er:YAG激光器, CO2激光器, 光纤激光器, ...
一个原子吸收能量之后,从低能态到高能态的过程称为激发过程。反之,处于激发状态的原子是不稳定的,总是自发地回到低能态,同时有光子发出。这一过程叫“自发辐射”。如果原子吸收外界光能而跃迁到高能级,而受外界光感应产生辐射又回到低能态,这一过程叫“受激发射”。但是,只有采用一种办法使物质中大量粒子同时处于激发态,并通过外界光感应,使所有处于激发态的粒子几乎同步完成受激辐射回到低能态,这时物质才能发出一柬强大的光束来,称为“激光”。打个比方,激光的产生过程好比用水泵将水抽到水塔顶部,然后突然打开闸门,这时水就会以强大的力量喷射而出。当然,激光的产生过程要远比上面的例子复杂得多。

在固体激光器中,能产生激光的晶体或玻璃被称为激光工作物质。激光工作物质由基质和激活离子两部分组成,基质材料为激活离子提供了一个合适的存在与工作环境,而由激活离子完成激光产生过程。常用的激活离子主要是过渡金属离子,如铬、钻、镍等离子以及稀土金属离子,如钕离子等。

固体激光器主要由闪光灯、激光工作物质(如红宝石激光晶体)和反射腔镜片组成,反射镜表面镀有介质膜,一片为全反射镜,另一片为部分反射镜。掺铬红宝石是一种最早发现和使用的激光工作物质。现在已研制成功了数十种可供应用的激光晶体。当采用不同的激活离子、不同的基质材料和不同波长的光激励,会发射出各种不同波长的激光。

早期的固体激光器都是用闪光灯或其他激光器,来完成激光工作物质内原子的受激辐射过程的,这基本上是由一种形式的光能转化为激光能量的过程。如何把电能直接转化为激光的能量,一直是人们梦寐以求的事情。近年来,科学家成功地研制出了半导体激光器,一旦接通电源,便会发出激光。选用不同的半导体材料和不同制造工艺可以制造出功率不同、发射不同波长激光的激光器。半导体激光器的出现,大大减少了激光器的体积,米粒大的一个半导体芯片,接上电源,便会发射出神奇的激光。目前,半导体激光器已在许多方面得到了广泛的应用。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2011-4-9)
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