2固体激光器基本结构.

几种激光器的结构示意激光器是一种能够产生激光光束的器件。

不同类型的激光器通过不同的结构设计来产生不同的激光波长和激光功率。

下面将介绍几种常见的激光器结构示意。

1.气体激光器气体激光器利用气体放电产生激光。

气体激光器的基本结构包括激活介质、激励源和谐振腔。

激活介质是气体，常用的有氖、氩、氮气等。

激活介质通常填充在放电室内，由于电压作用下的电子激发使激发介质处于激发态，然后通过自发辐射产生的辐射光激发其他激发介质，从而实现光的放大效应。

激光器的谐振腔是由两块平面反射镜构成的，通过调节反射镜间的距离，可以实现激射光束的调谐。

2.固体激光器固体激光器是指利用固体介质产生激光。

固体激光器的基本结构包括激发源、增益介质和谐振腔。

激发源通常是一个脉冲电流或者光源，通过激发能量传递给增益介质，使其转化为激发态。

增益介质通常是晶体或者玻璃，如Nd:YAG晶体、Nd:YVO4晶体等。

激发能量在增益介质中逐渐积累，产生激光放大效应。

激光器利用谐振腔来限制光的传播方向，提供光的增益和反射，从而产生高激光功率输出。

3.半导体激光器半导体激光器是利用PN结构形成的电流与光的耦合效应来产生激光。

它的基本结构主要由P型半导体层、N型半导体层和激活层组成。

激活层是半导体激光器的核心部分，通过电流注入的方式产生激发态电子和空穴，然后通过电子空穴复合过程，放出激光。

半导体激光器具有体积小、发光效率高、功耗低等优点，广泛应用于通信、医疗等领域。

4.光纤激光器光纤激光器是利用光纤作为激光介质的激光器。

光纤激光器的基本结构包括光纤、增益介质和谐振腔。

增益介质通常是受控的掺杂光纤，如掺钕光纤、掺铽光纤等。

激发源通过光纤输入激发介质，产生激发态，然后通过自发辐射和受激辐射过程产生激光。

谐振腔的结构通常根据需要采用不同的方式，如光栅镜、光纤光栅、光纤环等。

以上是几种常见的激光器结构示意，每种激光器都有特定的工作原理和结构设计，以满足不同的应用需求。

激光器产生激光的三个基本结构一、引言激光器是一种能够产生单色、高亮度、几乎无散射的光束的装置，广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。

激光器的基本结构有三种，分别是气体激光器、固体激光器和半导体激光器。

本文将详细介绍这三种激光器的基本结构及其工作原理。

二、气体激光器1. 气体激光器的基本结构气体激光器由放电管和反射镜组成。

放电管是一个密闭的玻璃管，内部填有稀薄气体（如氦氖气），两端分别安装有高压电极和低压电极。

反射镜则是由两个平面镜或球面镜组成，其中一个反射镜具有一定透过率。

2. 气体激光器的工作原理当高压电极加上高电压时，放电管内的气体被电离，形成等离子体。

等离子体中的自由电子通过碰撞使得氦原子发生受激辐射，产生激光。

激光在反射镜间来回反射，形成一个稳定的激光束。

3. 气体激光器的应用气体激光器广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。

其中，二氧化碳激光器被广泛应用于工业加工领域，如切割、焊接和打孔等。

三、固体激光器1. 固体激光器的基本结构固体激光器由放电管和固态材料组成。

固态材料通常是掺有特定元素（如钕）的晶体或玻璃材料。

放电管则是一个密闭的腔体，内部填有闪烁物质（如氙气），两端分别安装有高压电极和低压电极。

2. 固体激光器的工作原理当高压电极加上高电压时，放电管内的闪烁物质被电离，形成等离子体。

等离子体中的自由电子通过碰撞使得掺杂元素发生受激辐射，产生激光。

激光在固态材料中来回反射，形成一个稳定的激光束。

3. 固体激光器的应用固体激光器广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。

其中，钕掺杂的固态激光器被广泛应用于医疗领域，如眼科手术和皮肤美容等。

四、半导体激光器1. 半导体激光器的基本结构半导体激光器由PN结和反射镜组成。

PN结是由P型半导体和N型半导体组合而成的结构，反射镜则是由两个端面反射镜组成。

2. 半导体激光器的工作原理当PN结加上正向电压时，电子从N型区域流向P型区域，与空穴复合产生辐射能量，产生激光。

光纤激光器的基本结构光纤激光器是一种基于光纤的固态激光器，具有高效、稳定、可靠等优点，被广泛应用于通信、制造业、医疗等领域。

它的基本结构包括泵浦光源、光纤放大器、光纤反射镜和激光输出光纤。

下面将详细介绍每个部分的结构和作用。

一、泵浦光源泵浦光源是光纤激光器的核心部件，它的作用是提供能量激发光纤中的掺杂物，使其产生激光。

常用的泵浦光源有半导体泵浦二极管、光纤耦合的激光二极管等。

半导体泵浦二极管是最常用的泵浦光源，它的结构由n型和p型半导体材料组成，两端连接金属电极。

当电流流过二极管时，n型和p型半导体之间的结电场使得电子和空穴结合并释放出能量，这种能量被传递到掺杂光纤中，使其产生激光。

光纤耦合的激光二极管是一种将激光通过光纤耦合到掺光纤中的泵浦光源，它的结构由激光二极管、光纤耦合器和掺光纤组成。

二、光纤放大器光纤放大器是光纤激光器中的另一个关键部件，它的作用是将泵浦光源产生的激光放大。

光纤放大器的结构包括掺杂光纤、泵浦光源和光纤反射镜。

当泵浦光源激发掺杂光纤中的掺杂物时，产生的激光被反射到光纤反射镜上，不断地被反射和放大，最终形成高质量的激光输出。

三、光纤反射镜光纤反射镜是将激光反射回掺杂光纤中的镜子，它的结构包括镜头和反射膜。

当激光经过反射膜时，一部分激光被反射回掺杂光纤中，使其不断地被反射和放大，最终形成高质量的激光输出。

四、激光输出光纤激光输出光纤是将产生的激光传输到需要的地方的光纤，它的结构和普通光纤类似。

激光输出光纤的质量对激光器的输出功率和稳定性有很大的影响，因此要选择高质量的光纤。

总的来说，光纤激光器的基本结构包括泵浦光源、光纤放大器、光纤反射镜和激光输出光纤。

这些部件的结构和作用紧密相连，协同工作，才能产生高质量的激光输出。

半导体泵浦固体激光器实验报告实验名称：半导体泵浦固体激光器实验实验目的：1. 了解半导体泵浦固体激光器的工作原理和基本结构；2. 学习激光器的调谐方法和测量激光器的光学特性；3. 熟悉激光器的使用，掌握激光器实验中的各种技能。

实验原理：半导体泵浦固体激光器是利用半导体激光二极管激发固体激光材料来产生激光的一种激光器。

其基本结构如图所示：![image](其中，激光二极管的电流经过施加，产生激光并通过聚焦透镜进行集中，通过反射镜反射，激活激光材料的原子和分子的电子从基态跃迁到激发态，形成放电状态，当放电状态达到一定密度时，形成激光束发射出去。

半导体泵浦固体激光器的调谐方法有很多种，如通过调整输出反射镜的位置和倾角，调整背面反射镜的位置和倾角等，从而达到调谐的目的。

同时，对激光器的光学特性有很多种测量方法，包括激光器产生激光的波长、光功率等参数，以及激光束的透过合大度、束径、谐波烽度谱等。

实验步骤：1. 搭建半导体泵浦固体激光器实验装置，并对各个部件进行检查和调整。

2. 通过调整输出反射镜和背面反射镜的位置和倾角，调谐激光器的输出波长，并测量激光的光功率。

3. 测量激光束的透过合大度、束径、谐波烽度谱等光学特性。

4. 尝试改变激光二极管的电流和输出反射镜的位置和倾角，观察激光器的输出特性的变化。

实验结果：通过调整输出反射镜和背面反射镜的位置和倾角，成功调谐了激光器的输出波长，同时测量得到了激光的光功率和各种光学特性参数。

实验结论：半导体泵浦固体激光器是一种常见的激光器，其工作原理和基本结构比较简单，可以通过调谐输出镜和背面反射镜的位置和倾角来实现对激光的调谐。

同时，激光器的光学特性也可以通过多种方法进行测量和分析，可以应用于各种实际应用场景中。

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 *********姓名丁志鹏指导老师邹万芳完成日期 2010.5.10目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (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 (17)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。

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。

关键词：固体激光器基本原理基本结构应用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.Key words:Solid-state Laser Basic Principle Basic Structure Application1引用世界上第一台激光器—红宝石激光器（固体激光器）于1960年7月诞生了，距今已有整整五十年了。

/info/6835.html∙CO2激光器是一种以CO2来产生激光辐射的气体激光器，是目前用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的高功率、高质量等优点。

CO2激光器是目前连续输出功率较高的一种激光器，它发展较早，商业产品较为成熟，被广泛应用到材料加工、医疗使用、军事武器、环境量测等各个领域。

目录∙CO2激光器的原理∙CO2激光器的结构∙CO2激光器的优缺点∙CO2激光器的优势及应用∙CO2激光器的发展趋势CO2激光器的原理∙与其它分子激光器一样，CO2激光器工作原理其受激发射过程也较复杂。

分子有三种不同的运动，即分子里电子的运动，其运动决定了分子的电子能态；二是分子里的原子振动，即分子里原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动——并决定于分子的振动能态；三是分子转动，即分子为一整体在空间连续地旋转，分子的这种运动决定了分子的转动能态。

分子运动极其复杂，因此能级也很复杂。

CO2激光器产生激光：在放电管中，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从而产生激光。

CO2激光器的结构∙如图1 所示是为一种典型的CO2激光器结构示意图。

构成CO2激光器谐振腔的两个反射镜放置在可供调节的腔片架上，最简单的方法是将反射镜直接贴在放电管的两端。

基本结构：①激光管激光器中最关键的部分。

通常由三部分组成（如图1所示）：放电空间（放电管）、水冷套（管）、储气管。

放电管通常由硬质玻璃制成，一般采用层套筒式结构。

它能够影响激光的输出以及激光输出的功率，放电管长度与输出功率成正比。

在一定的长度范围内，每米放电管长度输出的功率随总长度而增加。

一般而言，放电管的粗细对对输出功率没有影响。

水冷套管的和放电管一样，都是由硬质玻璃制成。

它的作用是冷却工作气体，使得输出功率稳定。

固体激光器的基本结构与工作物质摘要1960年，T.H.梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。

到1960年底，人们分别在固体（掺铀氟化钙）和气体（氦氖）中实现了四能级激光器系统。

固体激光器的发明梅曼发明的红宝石激光器为激光技术的发展完全打开了新的大门。

本文就固体激光器的基本结构与工作物质进行阐释。

关键词固体激光器基本结构工作物质基本结构固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。

工作物质，激光器的核心部分，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。

这种工作物质一般应具有良好的物理－化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和高的荧光量子效率。

激励能源，固体激光器一般采用光激励源。

通常为光泵。

它的作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激发到高能级的外界能量。

通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的方法称为光泵法。

例如红宝石激光器，是利用大功率的闪光灯照射红宝石（工作物质）而实现粒子数反转，造成了产生激光的条件。

通常可以有光能源、热能源、电能源、化学能源等。

常用的脉冲激励源有充氙闪光灯；连续激励源有氪弧灯、碘钨灯、钾铷灯等。

在小型长寿命激光器中，可用半导体发光二极管或太阳光作激励源。

一些新的固体激光器也有采用激光激励的。

聚光腔的作用有两个：一个是将泵浦源与工作物质有效的耦合；另一个是决定激光物质上泵浦光密度的分布，从而影响到输出光束的均匀性、发散度和光学畸变。

工作物质和泵浦源都安装在聚光腔内，因此聚光腔的优劣直接影响泵浦的效率及工作性能。

谐振腔，由全反射镜和部分反射镜组成，是固体激光器的重要组成部分。

光学谐振腔除了提供光学正反馈维持激光持续振荡以形成受激发射，还对振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光的高单色性和高定向性。

最简单常用的固体激光器的光学谐振腔是由相向放置的两平面镜（或球面镜）构成。

受激辐射光通过反馈在其中形成放大与振荡, 并由部分反射镜输出。

激光原理实验激光安全须知实验一Nd3+:YAG激光器的安装与调试实验二Nd3+:YAG激光器参数测量实验三高斯光束远场发散角测量实验四氦氖激光器模式测量实验五电光调Q脉冲YAG激光器实验六KTP晶体倍频YAG激光器实验七YAG激光放大器激光安全须知1 大功率调Q脉冲激光装置所在地应有明确标志，非实验人员不得进入激光工作区域。

2 不可直视激光束(迎着激光束射来的方向看)和它的反射光束，不允许对激光器件做任何目视的准直操作。

3 对于不可见的红外激光束，实验者更应了解实验的光路布局，并避免使自己的头部保持在激光束高度所在的水平面内。

4 实验区域内不应存在任何带有闪亮表面的物体。

实验者应从身上除去此类饰物、手表与徽章等。

5 不可在有激光照射的情况下移动任何反射镜、光阑、能量汁探头和光谱仪器等。

6 不允许将激光束瞄准任何人体、动物、车辆、门窗和天空等。

对于由此而带来的对目的物的伤害，操作者负有法律责任。

7 不得在未停机或未确认储能元件均已放电完毕的情况下检修激光设备，避免造成电击伤害。

实验一Nd3+:YAG激光器的安装与调试一、实验目的1、通过对Nd3+:Y AG激光器的安装与调试熟悉固体激光器的结构和工作原理。

2、学会调整光学谐振腔的基本方法。

3、要求将激光器调整到有最佳输出状态。

二、仪器设备YAG棒：φ6Х80mm 脉冲氙灯：φ6Х80mm 半反镜透过率：T=80%谐振腔长：500mm 储能电容：100μF 聚光腔：1个激光电源：1台水冷设备：一套光学平台及支架：一套黑相纸：若干红光LED指示光源光源：一支小孔光阑：一个三、实验原理1、固体激光器基本结构YAG 棒图1、固体激光器基本结构固体激光器主要由工作物质，激励源和光学谐振腔三部分组成，其结构如图1。

本实验用激光器，工作介质φ6×80mm，泵灯为脉冲氙灯，尺寸为φ7×80mm，聚光腔采用镀银金属腔。

聚光腔的作用是使光泵发出的光更有效地集中照射到工作物质上，从而提高激光器的总体效率。

2μm单纵模全固态脉冲激光技术研究进展(封面文章特邀)颜秉政;穆西魁;安嘉硕;齐瑶瑶;丁洁;白振旭;王雨雷;吕志伟【期刊名称】《红外与激光工程》【年(卷),期】2024(53)2【摘要】2μm激光属于人眼安全波段,具有高大气透过率和水吸收特性,能覆盖CO_(2)等温室气体的吸收峰,因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用。

其中,单纵模运转的全固态2μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽和优良的光束质量等优势,可作为多普勒测风、相干差分吸收等激光雷达应用的优质光源,在工业、国防和科研等领域具有重要意义。

目前,实现2μm激光输出的主要方法有光参量技术和直接泵浦法。

相比光参量技术,直接泵浦法更具高效率、可调节性和集成性等优点,已成为2μm全固态激光的主流方式。

文中总结了常用的2μm固体激光增益介质,分析了空间结构振荡器单纵模选择的原理和特点,综述了2μm单纵模全固态脉冲激光的研究进展,并对不同结构激光器的输出特性进行了比较,最后对2μm单纵模全固态脉冲激光的发展前景进行了展望。

【总页数】16页(P1-16)【作者】颜秉政;穆西魁;安嘉硕;齐瑶瑶;丁洁;白振旭;王雨雷;吕志伟【作者单位】河北工业大学先进激光技术研究中心;河北省先进激光技术与装备重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TN248.1【相关文献】1.单纵模调Q脉冲光纤激光器研究进展2.高功率克尔透镜锁模掺镱全固态激光器研究进展(特邀)3.被动锁模超短脉冲光纤激光器研究进展(特邀)4.全固态单频连续波宽调谐钛宝石激光器研究进展(特邀)5.单纵模激光器强度噪声抑制技术研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。