3 激光器的输出功率

激光器的基本参数和基础知识激光器是一种产生和放大一束高度聚焦的光束的装置，它利用特殊的光学放大器将输入的光线转化为一束具有高度相干性和高度单色性的激光光束。

以下是激光器的一些基本参数和基础知识：1. 激光器的波长（Wavelength）：激光器产生的激光光束的波长是决定其光学特性的重要参数。

不同波长的激光器在光的传播、吸收和散射方面有着不同的特性。

2. 输出功率（Output Power）：激光器的输出功率是指激光器在单位时间内向外辐射的光能量。

输出功率的大小可以影响到激光器在实际应用中的效果和使用范围。

3. 光束质量（Beam Quality）：光束质量是激光器输出光束的空间属性的度量，它决定了光束的聚焦能力和光学深度。

光束质量越高，光束越接近理想光束，具有更好的聚焦和穿透能力。

4. 脉冲宽度（Pulse Width）：对于脉冲激光器而言，脉冲宽度是指激光脉冲的持续时间。

脉冲宽度的长短对于一些应用领域，如精密切割、医疗器械等，有着重要的影响。

5. 光学阻尼器（Optical Attenuator）：光学阻尼器是用于调节和控制激光光束强度的光学装置，通过调整光损耗或反射来控制光强。

6. 光束扩散角（Divergence Angle）：光束扩散角是指光束的发散性，即光束离开激光器时的束腰大小和形状。

光束扩散角可以描述激光器在空间中的传播特性。

7. 频率稳定性（Frequency Stability）：激光器的频率稳定性是指激光器的输出频率在一定时间范围内的稳定性。

频率稳定性越高，激光器的输出频率在长时间应用中的波动越小。

8. 工作温度范围（Operating Temperature Range）：激光器的工作温度范围是指激光器可以正常工作的温度范围。

对于一些特殊环境下的应用，工作温度范围的宽窄对激光器的使用有着重要的影响。

1.激光的产生原理：激光器内部通过激发材料（例如气体、固体或半导体）来产生激光。

激光器的基本参数和基础知识激光器是一种重要的光源，在生产、科研、医疗等领域中得到广泛应用。

不同领域所使用的激光器参数不同，因此了解激光器的参数是选择合适激光产品的关键。

本文将介绍常规激光器的参数定义，并简要说明，以帮助读者选择适合的激光产品。

一、输出功率（激光功率）激光器发出的光是光能形成的，与电能类似，光能也是一种能源。

激光器的输出功率是单位时间内输出激光能量的物理量，通常用毫瓦（mW）、瓦（W）或千瓦（kW）表示。

二、功率稳定性功率稳定性是指激光输出功率在一定时间内的不稳定度，通常分为RMS稳定性和峰峰值稳定性。

RMS稳定性是指测试时间内所有采样功率值的均方根与功率平均值的比值，用来描述输出功率偏离功率平均值的分散程度。

峰峰值稳定性是指输出功率的最大值和最小值之差与功率平均值的百分比，表示一定时间内输出功率的变化范围。

三、光束质量因子（M²因子）；光束参数积（BPP）光束质量因子是激光束腰半径和光束远场发散角的乘积与理想基模光束束腰半径和基模发散角乘积的比值，即M²=θw/θ理想w理想光束质量影响激光的聚焦效果和远场光斑分布情况，是用来表征激光光束质量的参数。

实际激光光束质量因子越接近1，说明光束质量越接近理想光束，光束质量越好。

光束整形器一般要求高质量的激光，M²需要小于1.5.光束参数积是激光束的远场发散角与光束最窄点半径的乘积，即BPP=θw。

它可以量化激光束的质量以及将激光束聚焦到小点的程度。

光束参数积即BPP值越低，光束的质量越好。

M²值是BPP值的归一化值，针对具有特定波长的衍射极限光束进行归一化，即M²=BPP/BPP，其中BPP是特定波长的衍射极限光束的值，且BPP=λ/π。

四、光斑（横模）横模是指垂直于激光传播方向上某一横截面上的稳定场的分布，激光器的光斑表征就是横模分布。

通过光斑分析仪或激光轮廓分析仪可以将横模分布模拟出来，得到激光器的一些光束特征。

激光器等级分类标准
激光器的等级分类标准是根据激光器的功率、波长、辐射范围、辐射时间等参数来确定的。

国际标准化组织（ISO）和美国激光安全标准委员会（ANSI）制定了一套广泛应用的激光器等级分类标准，被称为“激光产品安全标准”。

根据这套标准，激光器等级分为以下几个级别：
1. 第一类激光器（Class 1）：无眼安全风险的低功率激光器，即使在长时间直接观察下也不会对人眼造成伤害。

2. 第二类激光器（Class 2）：低功率可见光激光器，对人眼有一定伤害风险，但由于人眼对瞬时光刺激有自我防御机制，所以在正常使用下不太可能造成损害。

这种激光器的输出功率限制在1毫瓦以下。

3. 第三类激光器（Class 3）：中等功率激光器，分为3A和3B 两个子类。

- 3A类激光器：输出功率不超过5毫瓦，对人眼有一定伤害风险，但在正常使用下不会造成严重损伤。

- 3B类激光器：输出功率在5毫瓦到500毫瓦之间，对人眼造成潜在危险，直视或近距离照射可能会引起眼睛损伤。

因此，对于3B类激光器的使用，需要采取一些特殊的安全措施来保护人眼。

4. 第四类激光器（Class 4）：高功率激光器，输出功率超过500毫瓦。

这类激光器对眼睛和皮肤都具有严重的伤害风险，甚至可以引起火灾和烧伤。

在使用和操作上，对于第四类激光器需要非常严
格的安全措施和专业技术支持。

需要注意的是，以上等级标准是一种国际通用标准，不同国家和地区可能还会有一些额外的标准和要求。

在使用激光器时，应该遵守相应的安全规范和操作指南，确保激光器的安全使用。

华科考研激光原理2002--2014真题2014年一.解释题1.描述自然加宽和多普勒加宽的成因，说明他们属于什么加宽类型。

(15)2.描述一般稳定腔和对称共焦腔的等价性。

(15)3.增益饱和在连续激光器稳定输出中起什么作用？ 谱线加宽是怎样影响增益饱和特性的？(15)4.说明三能级系统和四能级系统的本质区别，哪个系统更容易形成粒子数反转，为什么?(15)二．解答题1. 一个折射率为η,厚度为d 的介质放在空气中，界面是曲率半径为R 的凹面镜和平面镜。

（1）求光线从空气入射到凹面镜并被凹面镜反射的光线变换矩阵。

（2）求光线从凹面镜进入介质经平面镜反射再从凹面镜射出介质的光线变换矩阵。

（3）求光线从凹面镜进入介质再从平面镜折射出介质的光线变换矩阵。

(25)2. 圆形镜共焦腔的腔长L=1m ，（1）求纵模间隔q υ∆，横模间隔m υ∆,n υ∆. (2)若在增益阈值之上的增益线宽为60Mhz ，问腔内是否可能存在两个以上的纵模震荡，为什么？(25)3. 虚共焦型非稳腔的腔长L=0.25m ，由凹面镜M1和凸面镜M2组成，M2的曲率半径和直径为m R 12-=,cm a 322=,若M2的尺寸不变，要求从M2单端输出，则M1的尺寸为多少；腔的往返放大率为多少。

(20)4. 某连续行波激光放大器，工作物质属于均匀加宽型，长度是L ，中心频率的小信号增益为m G ，初始光强为0I 中心频率饱和光强为s I ，腔内损耗系数为i α (m i G <<α),试证明有：（20）sL L m I I I I I L G 00ln -+= (提示：I dz dI G i =-α, s m I I G +=1G 构造微分方程) 2013年一、简答：1.说出激光器的两种泵浦方式，并分别举个例子。

2.什么是空间烧孔？并说明对激光器模式的影响。

3.试写出二能级的速率方程。

并证明二能级不能产生自激震荡（设f1=f2）。

激光的安全等级是如何规定的能量高度集中的激光光束有可能对人体造成损害，如眼睛或皮肤。

所以，国际电子技术委员会IEC(International Electrotechical Commission)和食品及药品管理局FDA（Food and Drug Administration）对激光设备的安全性，按其激光输出值的大小进行了分类。

正规生产激光设备，其安全等级均应按FDA或IEC标准进行标注。

IEC标准将激光设备分为五个等级，分别称为Class1, Class2, Class3A, Class3B, Class4。

例如，Class1级激光设备，在“可预见的工作条件下”是一种安全设备；而Class4级的激光设备，则是可能生成有害的漫反射的设备，会引起皮肤的灼伤乃至火灾，使用中应特别小心。

FDA标准将激光设备分为六个等级，即ClassⅠ, ClassⅡa,ClassⅡ,ClassⅢa, ClassⅢb和ClassⅣ。

对ClassⅠ级者，其激光辐射量不认为是有害的，对ClassⅣ级者，其激光辐射量无论是直接辐射还是散射（Scattered）,对皮肤和眼睛均是有害的激光的安全等级Class I：低输出激光（功率小于0.4mW），不论何种条件下对眼睛和皮肤，都不会超过MPE值，甚至通过光学系统聚焦后也不会超过MPE值。

可以保证设计上的安全，不必特别管理。

典型应用如激光教鞭，CD播放机，CD-ROM设备，地质勘探设备和实验室分析仪器等。

Class II：低输出的可视激光（功率0.4mW-1mW），人闭合眼睛的反应时间为0.25秒，用这段时间算出的曝光量不可以超过ＭＰＥ值。

通常1ｍＷ以下的激光，会导致晕眩无法思考，用闭合眼睛来保护，不能说完全安全，不要直接在光束内观察，也不要用Class II激光直接照射别人的眼睛，避免用远望设备观察Class II激光。

典型应用如课堂演示，激光教鞭，瞄准设备和测距仪等。

Class III ：中输出激光，光束若直接射入眼睛，会产生伤害，基于某些安全的理由，进一步分为IIIＡ和IIIＢ级。

激光器功率一、引言激光技术作为现代科技领域中的重要组成部分，被广泛应用于工业、医疗、通信等领域。

激光器是激光技术的核心设备，其功率是影响激光器性能和应用范围的关键指标之一。

本文将深入探讨激光器功率的概念、计量方式、对应用的影响以及提高激光器功率的方法。

二、激光器功率的概念激光器功率是指激光器每秒钟输出的能量，常用单位是瓦特（W）。

激光器的功率大小直接决定了激光束在空间中的传输距离和功率密度。

三、激光器功率的计量方式激光器功率的计量方式主要有两种：连续功率和脉冲功率。

连续功率是指激光器输出的稳定连续光束所携带的功率，常用单位是瓦特（W）。

脉冲功率是指激光器输出的不稳定脉冲光束所携带的功率，常用单位是瓦特（W）或焦耳（J）。

四、激光器功率对应用的影响激光器功率的大小直接影响激光器在应用中的表现。

首先，功率过小会导致激光束无法达到预期的传输距离，限制了激光器在远距离通信和激光雷达等领域的应用。

其次，功率过小还会限制激光器在加工和切割等工业领域的应用，使加工速度过慢或加工质量下降。

另外，激光器功率过大也会带来问题，如对环境和人体安全造成潜在威胁。

五、提高激光器功率的方法针对激光器功率不足的问题，科研人员提出了一系列的技术方法来提高激光器的功率。

首先，可以通过优化激光器结构和激光器泵浦方式来提高激光器的效率和输出功率。

其次，可以利用多级放大器或激光增益介质的堆叠来实现高功率激光器的输出。

另外，还可以通过激光束合并技术将多个低功率激光束合并为一个高功率激光束，从而提高激光器的输出功率。

六、结论激光器功率是激光技术中的重要参数之一，直接影响激光器在各个应用领域中的表现。

合理的功率选择可以提高激光器的传输距离、加工速度和加工质量，从而推动激光技术的进一步发展和应用。

通过不断努力提高激光器功率的方法和技术，相信激光技术将在更多领域展现出巨大的应用潜力和市场价值。

激光器的参数激光器是一种将电能转化为强聚光光束的装置，具有许多重要的参数。

本文将介绍激光器的一些关键参数以及它们的意义和影响。

1. 波长：激光器的波长是指激光光束的频率或色彩。

不同波长的激光具有不同的特性和应用。

常见的激光波长有红光（630-700纳米）、绿光（510-550纳米）和蓝光（450-490纳米）。

不同波长的激光适用于不同的应用领域，例如红光激光器常用于激光指示器和光束瞄准器，蓝光激光器常用于高清晰度显示和光存储。

2. 输出功率：激光器的输出功率是指激光光束的功率密度，通常以瓦特（W）为单位。

输出功率的大小取决于激光器的设计和应用需求。

高功率激光器常用于材料加工、激光切割和激光焊接等工业应用，而低功率激光器则常用于医疗美容、激光打印和光通信等领域。

3. 光束质量：激光器的光束质量是指光束在传输过程中的聚焦能力和光斑形状的好坏。

光束质量好的激光器具有高光束质量因数（M²），能够实现更好的光束聚焦和精细加工。

光束质量常用参数有TEM₀₀模式的激光束直径和发散角等。

4. 单脉冲能量：激光器的单脉冲能量是指每个脉冲中携带的能量量级，通常以焦耳（J）为单位。

单脉冲能量的大小决定了激光器的功率密度和材料加工的效率。

高单脉冲能量的激光器常用于激光打孔、激光打标和激光烧蚀等工艺。

5. 脉冲宽度：激光器的脉冲宽度是指激光脉冲的时间长度，通常以纳秒（ns）为单位。

脉冲宽度的大小取决于激光器的调制方式和应用需求。

短脉冲宽度的激光器常用于激光雷达、激光测距和激光医疗等领域，可以实现高精度的测量和治疗。

6. 频率稳定性：激光器的频率稳定性是指激光输出频率的稳定程度。

频率稳定性好的激光器可用于精密测量、光谱分析和光学标准等领域。

一般来说，激光器的频率稳定性可以通过消除噪声源和优化激光器的设计来提高。

7. 效率：激光器的效率是指将输入电能转化为激光能量的比例。

高效率的激光器可以减少能源消耗和热量产生，提高激光器的可靠性和寿命。

激光器的发射功率计算公式激光器是一种能够产生高强度、高一致性和高单色性的光束的装置。

它在医疗、通信、制造和科学研究等领域有着广泛的应用。

激光器的发射功率是指单位时间内激光器所发射的能量，通常以瓦特（W）为单位。

计算激光器的发射功率可以帮助我们了解激光器的性能，并且在实际应用中也具有重要意义。

激光器的发射功率计算公式可以通过以下公式来表示：P = E / t。

其中，P代表激光器的发射功率，单位是瓦特（W）；E代表激光器在单位时间内发射的能量，单位是焦耳（J）；t代表单位时间，单位是秒（s）。

在实际应用中，我们可以通过不同的方法来计算激光器的发射功率。

下面将介绍几种常见的计算方法。

1. 使用激光器的能量计算发射功率。

激光器的能量可以通过使用能量计来测量。

首先需要将激光器的输出能量测量出来，然后将这个能量除以单位时间，即可得到激光器的发射功率。

这种方法适用于需要准确测量激光器发射功率的情况，例如在科学研究和实验室中。

2. 使用激光器的光功率计算发射功率。

另一种计算激光器发射功率的方法是使用光功率计。

光功率计可以直接测量激光器的输出功率，然后将这个功率作为激光器的发射功率。

这种方法简单快捷，适用于一般的激光器发射功率测量。

3. 使用激光器的电流和电压计算发射功率。

对于一些需要实时监测激光器发射功率的应用，可以通过测量激光器的电流和电压来计算发射功率。

首先需要测量激光器的工作电流和工作电压，然后根据激光器的电流-电压特性曲线来计算激光器的发射功率。

这种方法适用于需要实时监测激光器发射功率的应用，例如在激光切割和激光焊接中。

除了以上介绍的几种计算方法，还有一些其他的方法可以用来计算激光器的发射功率。

无论使用何种方法，都需要注意测量的准确性和精度，以确保得到准确的激光器发射功率。

除了计算激光器的发射功率，我们还需要注意激光器的功率稳定性。

激光器的功率稳定性是指激光器在工作过程中发射功率的稳定程度。

功率稳定性对于一些需要高稳定性的应用非常重要，例如在激光医疗和激光通信中。

注：本包括选择题（12个）、判断题（5个）、填空题（10个）、简答题（5个）每个类型的题目都附上了答案。

一、选择题（12个）1. 激光器中，负责将电能转换为光能的核心部件是：A. 泵浦源B. 谐振腔C. 光学透镜D. 激光介质答案：D2. 激光器的输出功率不稳定，首先应检查：A. 冷却系统是否正常B. 电源电压是否稳定C. 光路是否对准D. 激光介质是否老化答案：B3. 激光器的阈值电流指的是：A. 激光器开始发光时的最小电流B. 激光器达到最大功率的电流C. 激光器稳定工作的电流D. 激光器关断时的电流答案：A4. 二氧化碳(CO2)激光器属于：A. 固体激光器B. 气体激光器C. 液体激光器D. 半导体激光器答案：B5. 激光器的寿命主要受限于：A. 激光功率B. 激光频率C. 激光波长D. 光泵浦源及工作物质的老化答案：D### 选择题（续）6. 激光器中，用于控制激光输出方向和发散角的部件通常是：A. 全反镜B. 输出耦合镜C. 扩束镜D. 快门答案：C7. 在激光加工中，为了获得更高的加工精度和更细的切缝，通常会选择：A. 长脉冲激光器B. 短脉冲/超短脉冲激光器C. 连续波激光器D. 大功率激光器答案：B8. 对于光纤激光器而言，决定其工作波长的主要因素是：A. 泵浦光源的波长B. 光纤材料的种类C. 谐振腔的设计D. 输出功率的设定答案：B9. 下列哪种措施不能有效提高激光器的光束质量？A. 减少激光模式数量B. 优化谐振腔设计C. 提升泵浦功率D. 使用更高质量的光学元件答案：C10. 激光安全等级分类中，表示直接观看激光光束会造成严重伤害甚至失明的是：A. Class 1B. Class 2C. Class 3BD. Class 4答案：D11. 当发现激光切割机切割速度变慢，可能的原因是：A. 激光功率设置过高B. 切割材料厚度减小C. 光路需要校正D. 冷却系统过冷答案：C12. 用于测量激光器输出功率的仪器是：A. 激光干涉仪B. 激光功率计C. 光谱分析仪D. 示波器答案：B二、判断题1. 激光器的谐振腔长度越长，输出激光的单色性越好，但功率会相应降低。

激光原理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 激光的产生原理是基于以下哪种效应？A. 光电效应B. 康普顿效应C. 受激辐射D. 多普勒效应答案：C2. 激光器中，用于提供能量的介质被称为什么？A. 增益介质B. 反射介质C. 吸收介质D. 传输介质答案：A3. 激光器中，用于将光束聚焦的元件是：A. 透镜B. 棱镜C. 反射镜D. 滤光片答案：A4. 激光的波长范围通常在：A. 红外线B. 可见光C. 紫外线D. 所有选项5. 以下哪种激光器是固态激光器？A. CO2激光器B. 氩离子激光器C. 钕玻璃激光器D. 所有选项答案：C6. 激光的相干性意味着：A. 波长一致B. 相位一致C. 频率一致D. 所有选项答案：D7. 激光器的输出功率通常用以下哪种单位表示？A. 瓦特B. 焦耳C. 牛顿D. 伏特答案：A8. 激光切割机利用激光的哪种特性进行切割？A. 高亮度B. 高方向性C. 高单色性D. 高相干性答案：A9. 激光冷却技术主要应用于：B. 工业C. 物理学研究D. 军事答案：C10. 激光二极管通常使用的半导体材料是：A. 硅B. 锗C. 砷化镓D. 碳化硅答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 激光的英文全称是________。

答案：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation2. 激光器的三个主要组成部分是________、________和________。

答案：工作物质、激励源、光学谐振腔3. 激光器中，________用于提供能量，________用于产生激光。

答案：激励源、工作物质4. 激光的________特性使其在通信领域有广泛应用。

答案：高相干性5. 激光器的________特性使其在医疗手术中具有高精度。

答案：高方向性6. 激光冷却技术中，激光与原子相互作用的效应被称为________。

FBG、DFB、FP三类激光器的比较分析FP:Fabry-perot法布里-珀罗，就是说LD内有法布里-珀罗谐振腔；fp是F-P 腔的，多纵模。

DFB：DistributeFeedback分布反馈式.DFBLD与FPLD的主要区别在于它没有集总反射的谐振腔反射镜，它的反射机构是由有源区波导上的Bragg光栅提供的。

DFB是分布式负反馈的，单纵模。

FBG：Fiber Bragg Grating即光纤布拉格光栅。

DFB激光器性能参数DFB激光器是在FP激光器的基础上采用光栅虑光器件使器件只有一个纵模输出，此类器件的特点：输出光功率大、发散角较小、光谱极窄、调制速率高，适合于长距离通信。

多用在1550nm波长上，速率为2.5G以上。

DFB激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。

边模抑制比：激光器工作主模与最大边模的功率比。

-20dB光谱宽度：由激光器输出光谱的最高点降低20dB处光谱宽度。

阈值电流：当器件的工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。

输出光功率：激光器输出端口发出的光功率。

其典型参数见下表所示：FP激光器FP激光器是以FP腔为谐振腔，发出多纵模相干光的半导体发光器件。

这类器件的特点；输出光功率大、发散角较小、光谱较窄、调制速率高，适合于较长距离通信。

FP激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。

光谱宽度：多纵模激光器的均方根谱宽。

阈值电流：当器件的工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。

输出光功率：激光器输出端口发出的光功率。

典型参数见下表所示：FBG激光器在纤芯内形成的空间相位周期性分布的光栅，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。

利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。

这些器件具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。

目前应用主要集中在光纤通信领域（光纤激光器、光纤滤波器）和光纤传感器领域（位移、速度、加速度、温度的测量）。