东华理工大学第十四讲 固体激光材料
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固体物理学课程综述固体物理学是20世纪物理学发展最快的一门学科,几十年来,以固体物理学的能带理论为基础,科学家在半导体、激光、超导、磁学等现代科学研究方面取得了重大突破,有关研究成果已经迅速转化为生产力,并带动了整个信息科学技术群的高速发展。
第一章、晶体结构1、晶体的宏观特性1、长程有序:晶体内部的原子的排列是按照一定得规则排列的。
这种至少在微米级范围内的规则排列称为长程有序。
长程有序是晶体材料具有的共同特征。
在熔化过程中,晶体长程有序解体时对应一定得熔点。
2、自限性与解理性:晶体具有自发形成封闭多面体的性质称为晶体的自限性。
晶体外形上的这种特性是晶体内部原子有序排列的反应。
一个理想完整的晶体,相应地晶体面具有相同的面积。
晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质称为晶体的解理性,相应地晶面称为解理面。
3、晶面角守恒:由于生长条件的不同,同一种晶体外形会有一定得差异,但相应的两晶面之间的夹角却总是恒定的。
即属于同种晶体的两个对应晶面之间夹角恒定不变的规律称为晶面守恒定律。
4、各向异性:晶体的物理性质在不同方向上存在着差异的现象称为晶体的各向异性。
晶体的晶面往往排列成带状,晶面间的交线互相平行,这些晶面的组合称为晶带,晶棱的共同方向称为该晶带的带轴。
由于各向异性,在不同带轴方向上,晶体的物理性质是不同的。
晶体的各向异性是晶体区别于非晶体的重要特性。
因此对于一个给定的晶体,其弹性常数、压力常数、介电常数、电阻率等一般不再是一个确定的常数。
通常要用张量来表述。
2、固体物理学原胞(原胞)与布拉维原胞(晶胞、结晶学原胞)的区别答:晶格具有三维周期性,因此可取一个以结点为顶点、边长分别为3个不同方向上的平行六面体作为重复单元来反映晶格的周期性,这个体积最小的重复单元称为固体物理学原胞,简称原胞。
在同一晶格中原胞的选取不是唯一的,但他们的体积都是相等的。
为了反映周期性的同时,还要反映每种晶体的对称性,因而所选取的重复单元的体积不一定最小。
第五章微量元素分析-单矿物微量元素分析(LA-ICP-MS)内容一LA-ICP-MS概况二激光剥蚀器系统结构三激光器类型四元素分馏效应五LA-ICP-MS的应用广州地球化学研究所LA-ICP-MS一LA-ICP-MS 概况中国地质大学(武汉)国家重点实验室LA-ICP-MS 分室Agilent 7500a ICP-MSExcimer LaserL aser A blation (C oupled P lasma简称:LA-ICP-MS, LAM-ICP-MSLA-ICPMS, LAM-ICPMSz制样简单z高灵敏度z低背景z谱图简单z低检出限L i B e B N aM g A l P kC aS c T i V C rM n F eC o N iC u Z n 0.0010.010.1L i m i t o f dMajor methods of microanalysisElectron microprobe(EMP):>0.1% Ion probe including SHRIMP、Cameca:Expensive and slowLA-ICP-MS: Less expensive, fast其基本原理是将激光微束聚焦于样品表面使之熔蚀气化,由载气将剥蚀下来的微粒载入到等离子体中电离,再经质谱系统分析检测。
激光剥蚀是把固体裂解为蒸气和微小颗粒物的物理过程。
Mo LaCe PrNd Sm Th UK Ca Sc Ti VCr Mn Fe Ge As Se CsBa Hf Ta WReRb Sr YZr Nb Mo Ru Sb Te二激光剥蚀器系统结构该系统主要由光束传输光学系统、样品池(剥蚀室)和观察系统组成。
光束传输光学系统是由一个或更多的介电反射镜组成,其作用是把光束反射至聚焦物镜上。
光束传输系统可以通过聚焦或散焦作用,改变和控制剥蚀孔径的大小。
样品池是一个带有光学窗口的石英或光学的玻璃室,玻璃室中有一个样品固定台,不用在空气中打开样品室就可以旋转或在X-Y方向移动。
固体激光器原理引言固体激光器是一种基于固体材料的激光器,它利用固体材料中的激发态粒子在受激辐射的作用下发射出一束相干的激光。
固体激光器具有高效率、高能量、高稳定性等优点,广泛应用于材料加工、医学领域、科学研究等方面。
本文将介绍固体激光器的原理以及其工作过程。
原理固体激光器的工作原理基于受激辐射的过程。
当固体材料被外部能量激发时,其原子或分子的能级结构发生改变,使得一些电子被激发到高能级,形成激发态。
这些激发态的电子在适当的条件下会发生跃迁回到基态,并释放出激光光子。
这个过程称为受激辐射。
固体激光器的关键部分是激光介质。
激光介质通常由具有激发态和基态之间能级跃迁的活性离子组成。
这些活性离子可以是稀土离子(如Nd3+、Er3+)或过渡金属离子(如Cr3+、Ti3+)。
在激光介质中,这些离子被激发到激发态,然后通过受激辐射过程发射出激光光子。
为了实现受激辐射和激光放大,固体激光器通常采用光泵浦的方式来向激光介质提供能量。
光泵浦可以通过闪光灯、半导体激光器或其他激光器来实现。
光泵浦的作用是将能量传递给激光介质,从而激发其中的离子跃迁到激发态。
一旦离子处于激发态,它们就会在受激辐射的作用下发射出激光光子。
固体激光器中的激光光子在两个镜子之间被反射,形成一个光学腔。
这个光学腔通过选择性反射,使得激光光子在腔内多次来回反射,逐渐放大。
这个过程被称为光学放大。
最终,激光光子从一个镜子中逃逸,形成一束相干、高强度的激光束。
工作过程固体激光器的工作过程可以概括为以下几个步骤:1.光泵浦:通过光泵浦的方式向激光介质提供能量,将其中的离子激发到激发态。
2.受激辐射:激发态的离子通过受激辐射过程发射出激光光子。
3.光学放大:激光光子在光学腔中多次来回反射,逐渐放大。
4.激光输出:激光光子从一个镜子中逃逸,形成激光束输出。
固体激光器的工作过程需要维持适当的能量供应和光学腔的稳定性。
光泵浦的能量需要满足激发离子到激发态的能量需求,而光学腔的稳定性可以通过优化腔内的补偿装置和调节器件来实现。
固体激光器的工作原理
固体激光器是一种利用固体材料作为工作介质产生激光的装置。
它的工作原理是通过激发固体材料中的原子或分子,使其处于激发态,然后在激发态和基态之间进行能级跃迁,产生激光输出。
固体
激光器通常由泵浦源、固体激发材料和谐振腔三部分组成。
首先,固体激光器的泵浦源通常采用激光二极管或者弧光灯等
高能量光源,用来提供能量以激发固体材料中的原子或分子。
这些
泵浦源产生的光能会被聚焦到固体激发材料上,激发材料吸收光能后,内部的原子或分子就会处于激发态。
其次,固体激光器的固体激发材料是产生激光的关键部分。
常
见的固体激发材料包括Nd:YAG晶体、Nd:YVO4晶体、Nd:glass等。
这些材料在受到泵浦源激发后,内部的原子或分子会处于激发态,
形成激发粒子团。
最后,固体激光器的谐振腔是激光放大和输出的关键部分。
谐
振腔由两个反射镜构成,其中一个是部分透射的输出镜,另一个是
全反射的输入镜。
激发粒子团在谐振腔中来回多次反射,不断受到
激发和放射,最终形成激光输出。
综上所述,固体激光器的工作原理是通过泵浦源激发固体激发材料中的原子或分子,使其处于激发态,然后在谐振腔内进行能级跃迁,产生激光输出。
固体激光器具有结构简单、稳定性好、寿命长的特点,被广泛应用于医疗、通信、材料加工等领域。
希望本文能够帮助大家更好地了解固体激光器的工作原理。
固体激光原理与技术综合实验半导体泵浦固体激光器(Diode-Pumped solid-state Laser,DPL),是以激光二极管(LD)代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器,具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点,在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景,是未来固体激光器的发展方向。
本实验的目的是了解并掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理、构成和调试技术,以及调Q、倍频等激光技术的原理和应用。
实验一半导体泵浦光源特性测量实验【实验目的】1.掌握半导体泵浦激光器的原理2.掌握半导体泵浦激光器的使用方法【实验仪器】半导体泵浦激光器、激光功率计、机械调整部件【实验原理】上世纪80年代起,生长半导体激光器(LD)技术得到了蓬勃发展,使得LD的功率和效率有了极大的提高,也极大地促进了DPSL技术的发展。
与闪光灯泵浦的固体激光器相比,DPSL的效率大大提高,体积大大减小。
在使用中,由于泵浦源LD的光束发散角较大,为使其聚焦在增益介质上,必须对泵浦光束进行光束变换(耦合)。
泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种,其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器,具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。
侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。
本实验采用端面泵浦方式。
端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式,如下:(图1)直接耦合:将半导体激光器的发光面紧贴增益介质,使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收,泵浦源和增益介质之间无光学系统,这种耦合方式称为直接耦合方式。
直接耦合方式结构紧凑,但是在实际应用中较难实现,并且容易对LD造成损伤。
间接耦合:指先将半导体激光器输出的光束进行准直、整形,再进行端面泵浦。
本实验采用间接耦合方式,间接耦合常见的方法有三种,如下:a 组合透镜系统耦合:用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。
b 自聚焦透镜耦合:由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合,优点是结构简单,准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。
编号赣南师范学院学士学位论文固体激光器原理及应用教学学院物理与电子信息学院届别 2010届专业电子科学与技术学号 060803013姓名丁志鹏指导老师邹万芳完成日期 2010.5.10目录摘要:固体激光器目前是用最广泛的激光器之一,它有着一些非常突出的优点。
介绍固体激光器的工作原理及应用,更能够加深对其的了解。
本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器,接着介绍一些典型的固体激光器,最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。
(1)关键词:固体激光器基本原理基本结构应用 (1)Abstract:Solid-state laser is currently one of the most extensive laser,it has some very obvious advantages.The working principle of solid-state lasers and applications were described in the paper and it can enhance the understanding.In this paper, starting with the basic principles and structure of the introduced solid-state laser,and then some typical solid-state lasers and a presentation on its military defense,industrial technology,medical and cosmetic applications in three areas and future development direction were introduced (1)Key words:Solid-state Laser Basic Principle Basic Structure Application (1)1引用 (2)2激光与激光器 (2)2.1激光 (2)2.2激光器 (3)3固体激光器 (4)3.1工作原理和基本结构 (4)3.2典型的固体激光器 (8)3.3典型固体激光器的比较 (11)3.4固体激光器的优缺点 (12)4固体激光器的应用 (13)4.1军事国防 (13)4.2工业制造 (15)4.3医疗美容 (16)5结束语 (17)参考文献 (19)摘要:固体激光器目前是用最广泛的激光器之一,它有着一些非常突出的优点。