第2章固体激光材料及典型固体激光器_01.

固体的光学性质与激光光学是研究光的传播和相互作用的学科。

光学性质是指物质对光的吸收、反射、透射、散射、折射等特性。

在固体物质中，光学性质的研究对于理解物质的结构、性质和应用具有重要意义。

而激光则是由固体、液体或气体等特定材料产生的一种高强度、高单色性、高方向性的光束。

固体的光学性质与激光有着密切的联系，本文将探讨固体的光学性质对激光的产生和应用的影响。

第一节：固体的吸收和发射1.1 线性吸收和非线性吸收固体物质对光的吸收可以是线性吸收或非线性吸收。

线性吸收是指物质在光的作用下，吸收光的能量，并将其转化为热能或其他形式的能量。

非线性吸收是指物质在光的作用下，吸收光的能量，并在吸收过程中发生电子或原子激发，从而改变了物质的电子结构和光学性质。

1.2 发射光谱固体物质在吸收光的过程中，还会发射出特定的光谱。

发射光谱可以用来研究物质的结构和能级分布。

发射光谱的特征峰位、峰形和强度都可以反映固体的光学性质。

第二节：固体的光学色心和发光2.1 光学色心光学色心是指固体物质中的某些原子、离子或分子在激发态和基态之间存在着能级差的结构。

这些能级差导致了物质在特定波长的光照射下的吸收和发射行为。

色心可以使物质呈现出特定的颜色。

2.2 固体的发光固体物质在某些条件下会发光。

例如，某些晶体在被紫外光或其他波长的光照射下会发光。

这种发光现象被称为固体荧光。

由于固体的光学性质与能带结构和晶体结构密切相关，固体的发光现象可用来研究物质的结构和性质。

第三节：固体的激光产生3.1 激光器原理激光器是一种利用激活介质产生激光的装置。

激活介质可以是固体、液体或气体。

固体激光器利用固体材料中的光学色心或荧光现象产生激光。

3.2 固体激光材料固体激光材料通常具有较高的吸收截面和较长的寿命，使其适合用于激光器的工作介质。

常见的固体激光材料包括Nd:YAG晶体、Ti:sapphire、Er:YAG晶体等。

第四节：固体激光的应用4.1 材料加工固体激光器在材料加工领域具有广泛的应用。

固体激光器及其应用
固体激光器是一种使用固体材料作为激光介质的激光器。

它通常由一个激活剂（通常是稀土元素）和一个基质组成。

当激活剂受到外部能量激发时，它会释放出光子并与基质中的原子相互作用，从而产生激光。

固体激光器具有以下一些特点：
1. 高功率输出：固体材料具有较高的能量存储密度，可以实现高功率激光输出。

2. 长寿命：固体材料的寿命通常较长，可以连续工作数千小时。

3. 较低的散射损耗：固体材料通常具有较小的散射损耗，可以实现高效的激光转换。

4. 宽波长范围：固体材料可以实现从紫外到近红外等多个波长范围的激光输出。

固体激光器有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 切割和焊接：固体激光器可以产生高功率激光束，用于金属切割和焊接工艺。

2. 材料加工：固体激光器可以用于玻璃、陶瓷、塑料等材料的微加工，如打孔、刻字等。

3. 医学领域：固体激光器可用于激光手术、激光治疗、激光诊断等医学应用。

4. 科研实验：固体激光器可用于物理学、化学等科研领域的实验研究，如光谱分析、原子冷却等。

5. 通信和雷达：固体激光器可以用于光纤通信、激光雷达等领域，实现高速数据传输和距离测量。

总而言之，固体激光器具有高功率、长寿命和宽波长范围等优点，其应用领域十分广泛，包括材料加工、医学、科研等多个领域。

摘要因为固体激光器具有很多非常突出的优点，所以它是当前应用最广泛的激光器之一。

通过对固体激光器的工作原理和应用的介绍，对它的了解更加深入。

本文先介绍固体激光器的基本结构和工作原理，再列举了几种典型的固体激光器，最后对固体激光器在工业加工、军事领域和生物医学等三个方面的应用和未来激光技术的发展方向进行了介绍。

关键词：固体激光器；激光器；工作原理；基本结构；应用ABSTRACTSolid-state laser is one of the most widely used lasers for the moment,because it has many very obvious excellences.After the working principle and application of solid-state laser,the understanding of it more deeply.This paper first introduces the basic strcture and working principle of solid-state laser,then enumerates several typical solid-state lasers,the direction of development an the solid laser application in three aspectsof industrial processing,military field,biomedical and future laser technology are introduced.Keywords:Solid-state laser;Laser;Working Principle;Basic Structure;Application目录第一章引言..................................................................................................... - 1 - 第二章激光与激光器..................................................................................... - 2 -2.1激光..................................................................................................... - 2 -2.1.1激光（LASER）..................................................................... - 2 -2.1.2激光产生的条件...................................................................... - 2 -2.1.3激光的特性.............................................................................. - 2 -2.2激光器的发明与发展......................................................................... - 2 -2.3激光器的类型..................................................................................... - 3 - 第三章固体激光器......................................................................................... - 5 -3.1固体激光器的工作原理和基本结构................................................. - 5 - 第四章固体激光器的应用........................................................................... - 12 -4.1工业加工中的应用........................................................................... - 13 - 第五章结论................................................................................................. - 17 - 参考文献......................................................................................................... - 18 - 致谢................................................................................................................. - 19 -第一章引言20世纪人类做出的最伟大的发明之一是激光。

固体激光器及其应用固体激光器是指采用固体工作物质把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。

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。

一、固体激光器的工作物质固体激光器的工作物质，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。

二、激励源固体激光器以光为激励源。

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。

固体激光器由于光源的发射光谱中只有一部分为工作物质所吸收，加上其他损耗，因而能量转换效率不高，一般在千分之几到百分之几之间。

三、应用固体激光器应用如下：1.切割和焊接：固体激光器可以产生高功率激光束，用于金属切割和焊接工艺。

2.材料加工：固体激光器可以用于玻璃、陶瓷、塑料等材料的微加工，如打孔、刻字等。

3.医学领域：固体激光器可用于激光手术、激光治疗、激光诊断等医学应用。

4.科研实验：固体激光器可用于物理学、化学等科研领域的实验研究，如光谱分析、原子冷却等。

5.军事领域：测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接等。

6.可调谐染料激光器的激励源：固体激光器的发展趋势是材料和器件的多样化，包括寻求新波长和工作波长可调谐的新工作物质，提高激光器的转换效率，增大输出功率，改善光束质量，压缩脉冲宽度，提高可靠性和延长工作寿命等。

四、优缺点固体激光器有以下优缺点：优点：高效能，固体激光器的光束能量密度比较高，能够在短时间内输出高能量脉冲光，提高加工效率；高可靠性，固体激光器采用的是固态激发器，不受气体等外部环境的影响，其工作稳定性和可靠性较高；长寿命，固体激光器的寿命相比其他激光器类型更长，可以持续工作数万小时甚至更长时间；具有较好的光束质量，固体激光器的光束质量较好，光束比较稳定。