半导体激光器和灯泵浦激光器的比较

激光的几种分类方法激光按波段分，可分为可见光、红外、紫外、X光、多波长可调谐，目前工业用红外及紫外激光。

例如CO2激光器10.64um红外激光, 氪灯泵浦YAG激光器1.064um红外激光, 氙灯泵浦YAG激光器1.064um红外激光, 半导体侧面泵浦YAG激光器1.064um红外激光。

激光器的种类很多，可分为固体、气体、液体、半导体和染料等几种类型：（ 1 ）固体激光器一般小而坚固，脉冲辐射功率较高，应用范围较广泛。

如：Nd:YAG激光器。

Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝石榴石，晶体结构与红宝石相似。

（ 2 ）半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单，特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。

半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长，能将电能直接转换为激光能，所以发展迅速。

（ 3 ）气体激光器以气体为工作物质，单色性和相干性较好，激光波长可达数千种，应用广泛。

气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。

在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用广泛。

气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。

（ 4 ）以液体染料为工作物质的染料激光器于1966 年问世，广泛应用于各种科学研究领域。

现在已发现的能产生激光的染料，大约在500 种左右。

这些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。

它们还可以包含在有机塑料中以固态出现，或升华为蒸汽，以气态形式出现。

所以染料激光器也称为“液体激光器”。

染料激光器的突出特点是波长连续可调。

燃料激光器种类繁多，价格低廉，效率高，输出功率可与气体和固体激光器相媲美，应用于分光光谱、光化学、医疗和农业。

（ 5 ）红外激光器已有多种类型，应用范围广泛，它是一种新型的红外辐射源，特点是辐射强度高、单色性好、相干性好、方向性强（ 6 ）X 射线激光器在科研和军事上有重要价值，应用于激光反导弹武器中具有优势；生物学家用X 射线激光能够研究活组织中的分子结构或详细了解细胞机能; 用X 射线激光拍摄分子结构的照片, 所得到的生物分子像的对比度很高。

《激光器件》作业（1）1.说明激光产生的必要和充分条件。

简述激光器的基本组成部分及其功能。

激光器基本构成：1)工作物质：激光器的核心。

谱线波段，增益，结构形态。

2)泵浦源：电、光、热、化学能、核能激励。

激光电源，控制电路，能量转换效率。

3)光学谐振腔：为激光振荡建立提供正反馈；其参数影响输出激光束的质量。

稳定性，模式；镜片加工和镀膜工艺，调整精度4)辅助设施：散热系统，滤光设施。

调Q ，锁模，稳频，选模，放大。

产生激光的必要条件——粒子数反转：受激辐射要得到放大，必须辐射作用大于吸收作用。

要求上能级的粒子数大于下能级粒子数. 理想能级结构：上能级：亚稳态（长寿命），粒子数积累。

下能级：尽量清空。

产生激光的充分条件——阈值条件：激活介质的增益不小于损耗，才能产生激光振荡。

21G R ≥2. 判断谐振腔的稳定性(单位:mm) (1)R1=90, R2=40, L=100 (2)R1=20, R2=10, L=45 (3) R1=-40, R2=75, L=60 (4) R1=∞, R2=-10, L=501、稳定腔——傍轴光线在腔内任意多次往返不会横向逸出腔外 ()2211211,1101211R L g R L g g g D A -=-=<<<+<-其中或2、非稳腔——傍轴光线在腔内有限次往返必然从侧面溢出腔外 ()()121012112121-<+<>+>D A g g D A g g 即或即3.某稳定腔两面反射镜的曲率半径分别R1=-1.25m 及 R2=1.6m 。

(1)这是哪一类型谐振腔?(2)试确定腔长L 的可能取值范围, 并作出谐振腔的简单示意图。

凹凸镜；|g 1g 2|<14、画出下图所示谐振腔的等效透镜光路，并写出往返矩阵。

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛000000211110111011011101θθθθr T r D C B A r L f L f r注意：相乘时要反序乘；5. 某CO 2激光器采用平凹腔，L=50cm ，R=2m ，2a=1cm ，λ=10.6μm 。

«激光原理及应用»课题探讨穿透的魅力——激光内雕课题： 激 光内 雕 班级：姓名：摘要玻璃激光内雕技术的发展经历了传统的白色激光内雕和现代的着色激光内雕两个阶段。

传统的白色激光内雕是通过在激光聚焦点的光强超过玻璃的损伤阈值而产生炸裂形成微裂纹，利用微裂纹对光的散射实现三维白色内雕。

本文主要介绍了有关激光内雕的发展、原理、技术、激光谐振腔、激光内雕机、发展前景等方面。

关键词：激光内雕激光内雕机激光谐振腔1.引言 (4)2.激光内雕的发展 (4)3.激光内雕的原理 (4)3.1激光内雕的基本思想 (4)3.2白色激光内雕的原理 (5)3.3激光单色着色机理 (6)3.4激光多色着色机理 (7)4.激光内雕中特殊构型—电光调Q Nd:YAG激光腔的研究 (8)5.水晶雕刻之魂——激光内雕机 (9)5.1激光内雕机工作机理与技术 (9)5.2雕刻过程中出现的问题及解决方案 (10)6.论激光内雕技术 (12)6.1激光内雕技术的可行性 (12)6.2激光内雕的发展展望 (12)7.参考文献 (13)在水晶礼品的柜台前，经常看到一些内部雕刻有一些图案的玻璃、水晶工艺品，欣赏着这些璀璨夺目、晶莹别透的水晶制品，很多人纳闷，这些图案是怎么雕刻进去的呢? 其实，通常见到的工艺品大多不是真正的水晶，而是人造水晶。

“激光”则是对人造水晶(也称“水晶玻璃”)进行“内雕”最有用的工具。

那么接下来就给大家介绍一些有关激光内雕产品及技术，一起揭开这些水晶工艺品神秘的面纱……2.激光内雕的发展激光内雕指的是对水晶等玻璃制品表面及体内文字、图形、图像的雕刻。

其制作的各类水晶玻璃工艺品具有晶莹剔透、冰清玉洁超凡脱俗的视觉形象，浸透出高贵典雅的艺术魅力。

作为一代新型的工艺技术，其经历了如下发展阶段[]1：第一阶段：内雕机是灯泵式白光机，内雕行业所谓的白光就是肉眼见不到的1 064 nm的红外光，这个波长的光能够用于内雕，但点子过于粗大使内雕的效果比较粗糙，因此图案的分辨率不高。

灯泵浦激光器与半导体泵浦激光器比较半导体及灯泵浦激光器都是采用ND:YAG（掺钕钇铝石榴石）晶体作为激光产生的材料，它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光，但输出激光的另一个更关键的因素是使晶体棒输出激光的泵浦源，半导体泵浦是利用半导体二极管发出808nm的光波；而灯泵浦是利用氪灯发出的光来泵浦，但氪灯发出的光的光谱较广，只是在808nm处有一个稍大的峰值，其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了。

因此半导体泵浦的激光器的转换效率比灯泵浦要高得多得多。

优点如下：一．免维护不需换氪灯要更换氪灯，尤其是对于金属类打标，所需的能量较大，氪灯的寿命会更受影响半导体二极管的寿命长，其额定的工作时间大于10000小时，而氪灯的寿命只有几百小时（一般在400-600小时左右），所以灯泵浦激光器在工作一段时间后，都需更换氪灯。

因此半导体泵浦激光器又称为免维护激光器，意指其工作无耗材，在相当长的时间内不需要维护。

我公司为更有效的延长半导体激光器二极管泵浦源的使用寿命，采用了预燃加变频控制技术，即在保证发光管不受电流冲击的前提下，根据工作量和强度，最大幅度地减少通过发光二极管的电流密度，从而有效的延长了半导体二极管的使用寿命。

根据不同用户的不同的生产任务，半导体激光器发光二极管的使用寿命可以保证在一年到三年之间。

每台半导体泵浦打标机可节省换灯耗材费用为：大于12支灯/年*350元/支*3年=1.26万元。

灯泵浦激光打标机需常停机换氪灯,对于很多大的生产线是难以容忍的.由于氪灯的寿命不一，这样又有可能因为国产灯质量的不均衡造成氪灯使用上的更多的浪废！所以改用半导体打标机可以大大节省停工维护造成的人力和物力的损失。

二．省电由于半导体泵浦的转换效率高，模式好，更易聚焦出高能量的更小面积的光点，标记同样的物体时，其所需的外部能量越小。

同时其产生的废热也大大小于灯泵浦激光器，决定了其不需要灯泵浦激光器那样庞大的冷却系统。

半导体系列激光打标机原理与特点1、半导体激光打标原理半导体泵浦激光器即激光二极管（记作LD）阵列受激泵浦激光晶体产生激光。

它是前苏联科学家巴索夫于1960年发明的。

半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。

半导体激光器体积小、寿命长、输出功率大、效率高，采用简单的电流注入方式泵浦。

半导体泵浦激光器的优点：电光转换效率高（激光可实现9~12%的转换效率），尺寸小，耦合效率高，响应速度快，可直接调制，相干性好。

2、半导体激光打标特点传统的固体激光器通常采用高功率气体放电氪灯或氙灯泵浦，其泵浦效率约为3%到6%。

泵浦灯发射出的大量能量转化为热能不能利用，不仅造成固体激光器需采用笨重的冷却系统，而且大量热能会造成工作物质不可消除的热透镜效应，使光束质量变差。

加之泵浦灯的平均寿命约为几百个小时，操作人员定期更换新灯，中断系统工作，使自动化生产线的效率大大降低。

与传统灯泵浦激光器比较，半导体泵浦激光器具有以下优点：● 耗电低而转换效率高激光二极管（半导体）属冷光源，电光转换效率高而产生热量较少。

由于半导体激光的发射波长与固体激光工作物质的吸收峰相吻合，加之泵浦光模式可以很好地与激光振荡模式相匹配，从而光电转换效率很高，整机效率也可以与二氧化碳激光器相当，比灯泵浦固体激光器高出一个量级，因而二极管泵浦激光器可省去笨重的水冷系统，体积小、重量轻，结构紧凑。

● 性能可靠、寿命长激光二极管的寿命远远长于普通闪烁灯，不需更换。

泵浦光的能量稳定性好，性能可靠，为全固化器件，免维护，使用寿命长，尤其适用于大规模生产线。

● 输出光束质量好由于激光二极管较闪烁灯发光更为连续稳定，发光质量更好，加之半导体泵浦激光的高转换效率，减少了激光工作物质的热透镜效应，大大改善了激光器的输出光束质量。

3、适用材料范围可广泛应用于电子元器件、集成电路（IC）、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、食品及医药包装、PVC管材、医疗器械等行业。

导读: 半导体及灯泵浦激光器都是采用ND:Y AG（掺钕钇铝石榴石）晶体作为激光产生的材料，它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光，但输出激光的另一个更关键的因素是使晶体棒输出激光的泵浦源，半导体泵浦是利用半导体二极管发出808nm的光波；而灯泵浦是利用氪灯发出的光来泵浦。

灯泵浦激光器与半导体泵浦激光器比较：半导体及灯泵浦激光器都是采用ND:YAG（掺钕钇铝石榴石）晶体作为激光产生的材料，它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光，但输出激光的另一个更关键的因素是使晶体棒输出激光的泵浦源，半导体泵浦是利用半导体二极管发出808nm的光波；而灯泵浦是利用氪灯发出的光来泵浦，但氪灯发出的光的光谱较广，只是在808nm处有一个稍大的峰值，其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了。

因此半导体泵浦的激光器的转换效率比灯泵浦要高得多得多。

优点如下：一．免维护不需换氪灯。

半导体二极管的寿命长，其额定的工作时间大于10000小时，而氪灯的寿命只有几百小时（一般在400-600小时左右），所以灯泵浦激光器在工作一段时间后，都需要更换氪灯，尤其是对于金属类打标，所需的能量较大，氪灯的寿命会更受影响。

因此半导体泵浦激光器又称为免维护激光器，意指其工作无耗材，在相当长的时间内不需要维护。

二．省电。

由于半导体泵浦的转换效率高，模式好，更易聚焦出高能量的更小面积的光点，标记同样的物体时，其所需的外部能量会更小。

同时其产生的废热也远远小于灯泵浦激光器，决定了其不需要灯泵浦激光器那样庞大的冷却系统。

所以半导体泵浦的激光器系统的功耗比灯泵浦小得多。

一个50W的灯泵浦激光标记机的功耗在6KW左右，而一个50W半导体激光标记机的功耗只在2KW左右，以三年为例，一天工作24小时，一个月工作28天，一度工业用电1.1元人民币，光耗电一项，一台半导体激光器就比一台灯泵浦激光器节省（6-2）KW*24小时*28天*12月*3年*1.1/度=10.645万元人民币！三．标记效果更好。

光纤打标机和半导体及灯泵浦激光打标机三者主要性能比较武汉百一机电工程有限公司光纤激光打标机与灯泵浦激光器性能对比光纤激光打标机设备型号及性能“武汉百一”的BY-YLP光纤激光打标机在激光打标应用方面具有许多独特的优势。

与传统的固体激光器使用晶体棒作为激光介质不同，光纤激光器的激光介质是很长的掺镱双包层光纤，并被高功率多模激光二极管所泵浦。

BY-YLP系列光纤激光打标机使用特点1、光束质量极好，适用于精密、精细打标BY-YLP系列光纤激光打标机光束质量比传统的灯泵浦固体激光打标机好得多，为基模（TEM00）输出，发散角是灯泵浦激光器的1/4。

尤其适用于要求高的精密、精细打标。

2、体积小巧、搬运方便、实现便携化BY-YLP采用光纤传输，由于光纤具有极好的柔绕性，激光器设计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小。

其重量和占地面积分别是灯泵浦泵浦激光打标机的1/10和1/4，节省空间，便于搬运。

且采用光纤传输决定了其能适应加工地点经常变换的要求，实现产品的便携化。

3、激光输出功率稳定、设备可靠性高能量波动低于2%，确保激光打标质量的稳定；平均无故障使用时间可达10万小时以上，灯泵浦激光打标机的氪灯的使用寿命在800小时左右。

4、效率高、能耗低、节省使用成本电光转换效率为30%（灯泵浦激光打标机为3%），设备功率仅500－1000W，日均耗电10度，是灯泵浦激光打标机的1/10左右，长期使用可为用户节省大量的能耗支出。

5、自主知识产权的操作软件，操作简便、功能强大可以标刻矢量式图形、文字、条形码、二维码等，可升级实现在线打标，自动打标日期、班次、批号、序列号，支持PLT、PCX、DXF、BMP等文件格式，直接使用SHX、TTF字库。

激光打标机系统组成BY-YLP型光纤激光打标机主要由四部分组成，即：进口光纤激光器、光路及振镜扫描系统、计算机控制系统及工作台。

1、光纤激光器光纤激光器一体化整体结构，无光学污染、无功率的耦合损失，结构小巧紧凑，空气冷却，具有其他激光器不具备的高效率和可靠性。