红宝石激光器的工作原理

红宝石激光器是世界上最早实现激光输出的器件，它是一种输出波长为694.nm（红光）的脉冲器件。它具有输出能量大、峰值功率高、结构紧凑、使用方便等优点。目前已广泛应用于打孔划片、动态全息、信息存储等方面。 固体红宝石激光器通常由工作物质、谐振腔、泵浦光源和聚光腔所组成。 1．工作物质。红宝石激光器以掺杂离子型绝缘晶体红宝石棒为工作物质。红宝石激光晶体是以刚玉（或称白宝石）单晶为基质，掺入金属铬离子（Cr3+）为激活粒子所组成的晶

体激光材料。呈淡红色，其掺杂波度一般为0.05％（重量）。工作物质要求有较好的光学质量。 在红宝石晶体中，Cr3+的吸收带有两个，分别在410nm和560nm波长附近，吸收带宽度

约为100nm波长左右。

2.光泵。红宝石激光器采用光激励，脉冲激光器中一般采用发光效率较高的脉冲氙灯。

脉冲氙灯用石英管制成，两端用过渡玻璃封以钍钨电极，管内充以300-500Torr氙气。灯管由高压充电电源和高压触发器控制点燃。

3．聚光腔。为了使光泵的光更集中地照射在激光棒上，常用的聚光腔有：圆柱面聚光腔、单椭圆柱面聚光腔、双椭圆柱面聚光腔。为提高对光线的反射率聚光腔常采用黄铜或不锈钢材料制成，内壁经抛光处理后镀银。 4．光学谐振腔。红宝石激光器谐振腔多采用平行平面镜腔，全反射镜是反射率为99％

以上的多层介质膜，输出镜透过率为50％以上。近年来，为了减小激光光斑尺寸，也有采用平凹腔结构的，全反射镜采用凹球面镜，其曲率半径约为腔长的3－4倍。

第一台激光器——红宝石固体激光器

摘要：本文主要回顾了第一台激光器的研制历程，介绍了红宝石激光器的工作原理和它的发明者梅曼先生。

一、发展历程

1917年，爱因斯坦(Einstein)在气体平衡计算的工作中，发现在自然界存在着两种发光形式:一种是自发辐射，一种是受激辐射。前者指的是自然光的发光形式，而第二种正是产生激光的基础理论。激光的定义就是:“利用辐射的受激辐射实现的光放大”( Light amplification by the stimulated emission of

radiation )。爱因斯坦的观点被当时的第一次世界大战的枪炮声所淹没，对于受激辐射这一重妥概念的意义没有被人们及时认识到.

1921年，发明磁控管，从此开始了微波的研究。

1927年，狄拉克(Dirac)根据感应辐射的属性提出创制星子书瞬浮的建议。

1934年，克赖克汤和威廉}i} i}i}于振荡器发现了电磁波和分a:.的相互作用。这是最旱期的电磁波谱学实验。

30年代，一些科学家建立的量子力学理论，使爱因斯坦的这两种发光形式的物理内容得到更为深刻的阐明。同时，近代光谱学的发展，也为激光光的出现奠定了的理论基础.

1944年，扎沃依斯基发现了电子的顺磁共振，打下了对微波波段电子顺磁能级研究的基础.

1945年第二次世界大战结束以后，大扰物理学家问到大学工作，在大学里建起了强大的新设备.他们开始着手进行微波波谱学山研究。当时，韦伯(Webber )、法布里肯特、巴索夫(tacos)和普罗霍洛夫(11po1。二。。)以及汤斯("l}ow'nes)等科学家分别提出了用受激辐射获得放大的设想。这是激光理论发展的重要起点.

1946年在美、英两国几乎同时发现氨谱线中的精细结构和超精细结构。

关于波谱学最显著的成果是发现氢原子谱-的兰姆位移。这是哥伦比亚大学的兰姆( Larnb)和另一同事的共同成果。他们曾具休地论述了观测净受激发射(负吸收)的可能性，明确指出了粒子数反转能够在何种状态实现，并针对一定的入射波，粗略计算了它的增益。

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典型激光器的原理与应用

激光之源

--典型激光器的原理、特点及应用

一 前言

自从1960年，美国休斯飞机公司的科学家博士研制成功世界上第一台红宝石激光器以来，人类对激光器件的研究与应用取得了迅猛的发展。激光器的诞生，为人类开发利用整个光频电磁波段掀开了崭新的一页，也为传统光学领域注入了生机，并由此产生了量子光学、非线性光学等现代光学领域分支。

图1 第一台红宝石激光器

激光器由工作物质、泵浦源和光学谐振腔三个基本部分构成。其中，工作物质是激光器的核心，是激光器产生光的受激辐射、放大的源泉之所在；泵浦源为在工作物质中实现粒子数反转分布提供所需能源，工作物质类型不同，采---------------------------------精选公文范文--------------------------

----------------精选公文范文---------------- 2 用的泵浦方式亦不同；光学谐振腔为激光提供正反馈，同时具有选模的作用，光学谐振腔的参数影响输出激光器的质量。

激光器种类繁多，习惯上主要以以下两种方式划分：一种是按照激光工作物质，一种是按激光工作方式分，而本文主要是介绍按照激光工作物质划分来介绍典型的激光器。

二 典型激光器

1， 气体激光器

气体激光器利用气体或蒸汽作为工作物质产生激光的器件。它由放电管内的激活气体、一对反射镜构成的谐振腔和激励源等三个主要部分组成。主要激励方式有电激励、气动激励、光激励和化学激励等。其中电激励方式最常用。在适当放电条件下，利用电子碰撞激发和能量转移激发等，气体粒子有选择性地被激发到某高能级上，从而形成与某低能级间的粒子数反转，产生受激发射跃迁。下面是典型激光器的示意图： ---------------------------------精选公文范文--------------------------

1 目 录

0 前言 .............................................................................................................................................. 2

1 半导体激光器的工作原理 .......................................................................................................... 2

1.1 激光产生原理 ..................................................................................................................... 2

1.2 半导体激光器的工作特性 .................................................................................................. 3

2 同质结和异质结激光器 .............................................................................................................. 3

2.1 半导体激光器的发展历史 ................................................................................................... 3

2.2 异质结激光器的工作过程 ................................................................................................... 5