典型激光器简介

常用激光介绍

1． 二氧化碳激光（连续式）

（1） 技术参数：波长为10600nm,功率一般为10-50W.

（2） 作用原理：二氧化碳激光波长位于中红外区，主要作用靶为水分子，可导致皮肤组织温度显著升高，产生凝固，炭化，气化等生物学效应，在临床上起到烧灼，切割等作用。

（3） 适应症：在临床上，二氧化碳激光主要用于去除浅表皮肤良性赘生物及肿瘤，包括寻常疣，尖锐湿疣，脂溢性角化病，色素痣，皮赘，皮角，角化棘皮瘤，化脓性肉芽肿等，有时也用于Bowen病，基底细胞癌，鳞状细胞癌等肿瘤的治疗。

二氧化碳激光经扩束后，可作为低功率激光照射，用于治疗皮肤溃疡，皮肤瘙痒症，冷性多形红斑及冻疮等。

2． 氦氖激光

（1） 技术参数：波长为632.8nm输出功率一般为10-40mW

（2） 作用原理：氦氖激光具有以下几方面的作用：<1>改善皮肤微循环，加强新陈代谢，促进组织结构与功能的的恢复；<2>加快吸收，减轻充血和水肿等炎症反应；<3>调节免疫功能<4>加速致痛化学介质（如K+,氨类物质）的吸收，起到镇痛作用。

（3） 适应症：皮肤溃疡，斑秃，带状疱疹及后遗症，毛囊炎等。

（4） 忌症：光敏性疾病，恶性肿瘤，急性感染等。

3． 掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光（连续式）

（1） 技术参数：波长为1064nm功率一般为10-80W

（2） 作用原理：Nd:YAG激光输出波长位于近红外区，在皮肤组织中主要产生热效应，导致皮肤组织气化，炭化，凝固。该波长在皮肤中组织中穿透深，凝固作用强，热损伤范围较大。

（3） 适应症：Nd:YAG激光主要用于治疗血管增生性损害，如海绵状血管瘤，淋巴血管瘤，血管角皮瘤，化脓性肉芽肿，血管内皮瘤，木村病等，还可用于寻常疣，趾疣的治疗。

4． 掺铟砷化稼半导体激光

（1） 技术参数：波长为980nm,功率一般为10-30W，是一种大功率半导体激光。

（2） 作用原理：与Nd:YAG激光类似，在皮肤组织中主要产生热效应，导致皮肤组织气化，炭化，凝固。该激光在皮肤组织中的穿透深度，凝固作用，热损伤范围均较大。

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氩离子激光器

作者：许鑫 杨皋·摘自：《防伪印刷》·第十九章 印刷中常用的激光器 时间:2001-11-17

第二节 氩离子激光器

氩离子（Ar+）激光器是一种惰性气体离子激光器，是目前在可见光区域输出功率最高的一种连续工作的激光器。一般输出功率为几瓦或几十瓦，在可见光区域可发射多条振荡谱线，其中以波长5 14.5nm（绿色）和488nm（蓝色）的最强，是目前激光制版印刷的重要光源之一。

一、氩离子激光器结构和激发机理

1．氩离子激光器结构。氩离子激光器由放电管、磁场和谐振腔组成。其中最关键的部分是放电管。氩离子激光器放电管的核心是放电毛细管，由于氩离子激光器的工作电流密度高达数百安／平方厘米，放电毛细管的管壁温度往往在1000℃以上。因此需采用耐高温、导热性能好、气体清除速率低的材料制 成，如采用石英管、氧化铍陶瓷管、分段石墨管等。

高纯质密石墨是目前广泛使用的一种放电毛细管材料。由于石墨是良导体，为维持放电，石墨放电毛细管必须采用分段结构，段与段间彼此绝缘。图19－9是一种分段石墨片结构的氩离子激光器的结构示意图。其中，放电毛细管由分段石墨片组成，石墨片由两根直径约3.5mm的氧化铝陶瓷杆串起来，并用小石英环使其每片隔开，彼此绝缘。整个组合体置于水冷套的石英管内，两端分别为提供电子发射的阴极和收集电子的石墨阳极，阴极选用钡钨材料。此外，氩离子激光管内设有回气管，使放电管气压平衡，有助 于激光输出。

图19－9

1－石墨阳极 2－石墨片 3－石英环 4－水冷套 5－放电毛细管 6－阴极 7－保热屏 8－加热灯丝

9－布氏窗 10－磁场 11－贮气瓶 12－电磁真空充气阈 13－镇气瓶 14－波纹管 15－气压检测器

在石墨管氩离子激光器中，管内的气体清除效应引起管内气压降低，使输出降低。为了延长激光管的使 用寿命，在激光管上常常配备有贮气和充气装置。

氩离子激光器的谐振腔由两个镀有多层介质膜的反射镜组成。全反端17层，反射率达99％以上，输出端镀5层，透射率12％（514.5nm）,14%(488nm)。为了提高氩离子激光器输出功率和寿命，还需加上几百到 一千高斯的轴向磁场。通常由套在放电管外面的螺管线圈产生。

几种常用激光器的概述

一、CO2激光器

1、背景

气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。

二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。

2、工作原理

CO2激光器中，主要的工作物质由CO₂，氮气，氦气三种气体组成。其中CO₂是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO₂激光器中起能量传递作用，为CO₂激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO₂分子激光跃迁能级图 CO₂激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO₂分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO₂分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。

3、特点

二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点：

（1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。

（2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。

常见激光技术总结

目前常见的激光器按工作介质分气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器和染料激光器5大类，近来还发展了自由电子激光器。大功率激光器通常都脉冲方式输出已获得较大的峰值功率。

单脉冲激光指的是几分钟才输出一个脉冲的激光，重频激光指的是每分钟输出几次到每秒输出数百次甚至更高的激光。

一、气体激光器

1.He-Ne激光器：典型的惰性气体原子激光器，输出连续光，谱线有632.8nm（最常用），1015nm，3390nm，近来又向短波延伸。这种激光器输出地功率最大能达到1W，但光束质量很好，主要用于精密测量，检测，准直，导向，水中照明，信息处理，医疗及光学研究等方面。

2.Ar离子激光器：典型的惰性气体离子激光器，是利用气体放电试管内氩原子电离并激发，在离子激发态能级间实现粒子数反转而产生激光。它发射的激光谱线在可见光和紫外区域，在可见光区它是输出连续功率最高的器件，商品化的最高也达30-50W。它的能量转换率最高可达0.6%，频率稳定度在3E-11，寿命超过1000h，光谱在蓝绿波段（488/514.5），功率大，主要用于拉曼光谱、泵浦染料激光、全息、非线性光学等研究领域以及医疗诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。

3.CO2激光器：波长为9~12um（典型波长10.6um）的CO2激光器因其效率高，光束质量好，功率范围大（几瓦之几万瓦），既能连续又能脉冲等多优点成为气体激光器中最重要的，用途最广泛的一种激光器。主要用于材料加工，科学研究，检测国防等方面。常用形式有：封离型纵向电激励二氧化碳激光器、TEA二氧化碳激光器、轴快流高功率二氧化碳激光器、横流高功率二氧化碳激光器。

4.N2分子激光器：气体激光器，输出紫外光，峰值功率可达数十兆瓦，脉宽小于10ns，重复频率为数十至数千赫，作可调谐燃料激光器的泵浦源，也可用于荧光分析，检测污染等方面。

5.准分子激光器：以准分子为工作物质的一类气体激光器件。常用电子束（能量大于200千电子伏特）或横向快速脉冲放电来实现激励。当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时，受激态的能量以激光辐射的形式放出。 准分子激光物质具有低能态的排斥性，可以把它有效地抽空，故无低态吸收与能量亏损，粒子数反转很容易，增益大，转换效率高，重复率高，辐射波长短，主要在紫外和真空紫外（少数延伸至可见光）区域振荡，调谐范围较宽。它在分离同位素，紫外光化学，激光光谱学，快速摄影，高分辨率全息术，激光武器，物质结构研究，光通信，遥感，集成光学，非线性光学，农业，医学，生物学以及泵浦可调谐染料激光器等方面已获得比较广泛的应用，而且可望发展成为用于核聚变的激光器件。