1-3 激光器的基本组成及典型激光器介绍

激光器的基本结构
1、激光工作介质
激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是常体、液体、固体或半导体。

在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。

显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转世非常有利的。

现有工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外，非常广泛。

作为激光器的核心，是由激活粒子（都为金属）和基质两部分组成，激活粒子的能级结构决定了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性，基质主要决定了工作物质的理化性质。

根据激活粒子的能级结构形式，可分为三能级系统（例如红宝石激光器）与四能级系统（例如Er：YAG激光器）。

工作物质的形状目前常用的主要有四种：圆柱形（目前使用最多）、平板形、圆盘形及管状。

2、激励源
为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。

一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；还有热激励、化学激励等。

各种激励方式被形象化地称为泵浦。

激光器原理各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢典型激光器的原理与应用激光之源--典型激光器的原理、特点及应用一前言自从1960年，美国休斯飞机公司的科学家博士研制成功世界上第一台红宝石激光器以来，人类对激光器件的研究与应用取得了迅猛的发展。

激光器的诞生，为人类开发利用整个光频电磁波段掀开了崭新的一页，也为传统光学领域注入了生机，并由此产生了量子光学、非线性光学等现代光学领域分支。

图1 第一台红宝石激光器激光器由工作物质、泵浦源和光学谐振腔三个基本部分构成。

其中，工作物质是激光器的核心，是激光器产生光的受激辐射、放大的源泉之所在；泵浦源为在工作物质中实现粒子数反转分布提供所需能源，工作物质类型不同，采用的泵浦方式亦不同；光学谐振腔为激光提供正反馈，同时具有选模的作用，光学谐振腔的参数影响输出激光器的质量。

激光器种类繁多，习惯上主要以以下两种方式划分：一种是按照激光工作物质，一种是按激光工作方式分，而本文主要是介绍按照激光工作物质划分来介绍典型的激光器。

二典型激光器1，气体激光器气体激光器利用气体或蒸汽作为工作物质产生激光的器件。

它由放电管内的激活气体、一对反射镜构成的谐振腔和激励源等三个主要部分组成。

主要激励方式有电激励、气动激励、光激励和化学激励等。

其中电激励方式最常用。

在适当放电条件下，利用电子碰撞激发和能量转移激发等，气体粒子有选择性地被激发到某高能级上，从而形成与某低能级间的粒子数反转，产生受激发射跃迁。

下面是典型激光器的示意图：图2 气体激光器示意图根据气体工作物质为气体原子、气体分子或气体离子，又可将气体激光器分为原子激光器、分子激光器和离子激光器。

原子激光器中产生激光作用的是未电离的气体原子，激光跃迁发生在气体原子的不同激发态之间。

采用的气体主要是氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体和铜、锌、锰、铅等金属原子蒸汽。

原子激光器的典型代表是He-Ne激光器。

He-Ne激光器是最早出现也是最为常见的气体激光器之一。

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。

激光器的构造及工作原理
激光器是由激光源和光学系统组成的一种光谱仪。

激光源一般指能够发出连续或短脉冲的单调径向的高能量、高浓度的光束的设备，其光束具有空间和时间上的共轭性。

表面积小、能量大、具有很强的抗形变性能、良好的传输特性，它们都是光子学应用领域的主要设备之一
激光器的构造主要由三部分组成，即激光激发源、激光放大器和激光器输出腔。

激光激发源由发射活性物质构成，发射活性物质可以获得电子能量。

在有电子能量激发状态的发射活性物质状态下，光子压力迫使电子从高能状态向低能状态跃迁，从而释放出与其他系统无法比拟的能量。

激光放大器把由激发源发出的微弱光子增强到与激发源达到较高的能量。

激光器的输出腔是把激发源和放大器的光束收集并聚集起来，表现出空间均匀分布形成一束光束，从而输出激光能量的部分。

激光器是把粒子的运动转化为激光的一种有序的机制。

根据力学反演原理，根据反激光的原理，激发活性物质中的电子被激发到了高能状态，使得它们的电子位置出现了不同的状态，激发活性物质为一种固体，形成了发射团的几种状态，电子在这几种状态间来回跃迁，在其中产生激发发射，最后形成一束激光。

几种激光器的结构示意
1.连续激光器：连续激光器包括长激光棒激光器，它包括了发射腔（蓝色），它设有折射器（紫色）和反射镜（绿色），发射腔内填入了激光活性源，它可以产生多模微弱的，有着同一波长的光束。

通过折射器和反射器产生的多模弱光束聚焦到了微粒活性源上。

微粒活性源内产生的激光辐射通过折射器和反射镜回到了发射腔中，从而得到不断增强的激光辐射。

2.瞬态激光器：瞬态激光器主要将诸如质子、氘离子等离子通过电场的影响，在真空腔中的聚焦调制，使离子中的电子迅速由原有的能级跃迁到下一能级，并同时释放出许多的光子，从而达到激发激光的效果，瞬态激光器的激光输出持续极短的时间，极高的能量，瞬态激光器的结构一般由一个真空腔和一组高压发生器组成，真空腔内装有可发射激光的离子源和能控制激光路径的反射镜，发射器外设置与腔体的电连接，高压发生器用于给该真空腔体提供必要的电压。

3.钝/硬激光器：钝/硬激光器为可调节激光源，原理是以热熔合或焊接的方式将激光材料（基体材料）和激光剂装入金属管中，经高温、高压作用，释放出紫外光，再经过一系列有折射镜和反射镜的发射腔。

激光器光路系统的组成-概述说明以及解释1.引言1.1 概述激光器是一种将电能转化为激光能的设备，它在现代科技和工业领域发挥着重要作用。

激光器的光路系统是激光器的核心组成部分，它决定了激光器的性能和输出功率。

光路系统由多个元件组成，包括透镜、反射镜、光栅、偏振片等，它们共同构成了光学腔。

通过精心设计和优化光路系统，可以提高激光器的效率和稳定性，实现更精确的激光输出。

本文将介绍激光器光路系统的组成要素及优化设计方法，以探讨如何提升激光器的性能和应用价值。

1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分中，首先概述了激光器光路系统的重要性，然后介绍了文章的结构和目的，为读者提供了整体的阅读框架。

正文部分分为三个小节，分别是激光器的基本原理、光路系统的组成要素以及激光器光路系统的优化设计。

在这部分，将会深入探讨激光器的工作原理、光路系统中各个要素的作用和功能，以及如何优化设计光路系统以提高激光器的性能。

在结论部分，将对激光器光路系统的重要性进行总结，展望未来的发展趋势，并以简洁的结束语来概括文章的主要内容，为读者留下深刻的印象。

整个文章结构清晰，逻辑性强，希望能给读者带来新的启发和认识。

1.3 目的激光器光路系统作为激光器的核心部件，其设计和优化对于激光器性能的提升至关重要。

本文的目的在于深入探讨激光器光路系统的组成要素及优化设计策略，帮助读者更好地理解和应用激光器光路系统，提高激光器的输出功率、波长稳定性和光束质量，推动激光技术在各个领域的应用和发展。

同时，本文旨在引起更多研究者对激光器光路系统的关注，促进相关领域的研究和合作，为激光技术的进步和创新做出贡献。

2.正文2.1 激光器的基本原理激光器是一种能够产生聚焦、一定波长和相干性极高的光束的装置。

其基本原理是通过对物质进行激发，使之产生受激辐射，从而产生激光。

在激光器中，主要有三个要素：激发源、增益介质和谐振腔。

首先，激发源通常是一种能够提供能量的装置，例如激光二极管、氙灯等。

激光器的基本结构激光器是一种可以产生高度聚焦光束的光源。

它的基本原理是利用受激辐射产生的光子相互作用的方式，引起光子数的不断增加，从而形成一个具有高亮度、高单色性和高相干性的激光光束。

这样的光束可以用于医疗、科研、工业制造等许多领域。

而激光器的基本结构则是支撑起这一技术的核心。

根据激光器的结构类型可以分为固体激光器、气体激光器和半导体激光器三类。

固体激光器是指激光材料采用固态，如Nd:YAG激光器、铬掺杂蓝宝石激光器等。

其主要结构由激光器晶体、泵浦源、谐振腔及输出装置组成。

其中激光器晶体是重要的光学增益介质，将泵浦源能量吸收后产生激发态离子，通过在谐振腔中反复传输，激发产生一系列受激辐射，形成一个具有高强度、高单色性、高相干性的激光束。

气体激光器是一种利用气体的非平衡态放电产生激光的装置。

气体激光器的主要结构由放电腔、激光介质管、反射镜组和高压电源组成，其中激光介质管是优选吸气体形式的轴对称管状结构。

当其受到电源供电时，在放电腔内发生气体电离，离子打击激发气体发生非平衡态放电，激励分子发生受激辐射，从而产生激光。

半导体激光器是一种利用半导体材料（如GaAs）制作，产生激光的器件。

其主要结构由多个半导体层组成，包括n型外在电子注入层、p型外在空穴注入层及激光发射层等。

同时，还由一组电极体系控制激光发射的状态。

当载流子在式样中扩散时，由于半导体结的存在，使得电子与空穴的复合产生辐射，进而达到产生激光的效果。

综上所述，三种不同的激光器结构各自具有不同的应用领域。

固体激光器广泛应用于材料加工、环境监测、成像学等方面，气体激光器则应用于气体分析、医学手术等领域。

而半导体激光器，则是随着现代通讯技术的发展而崭露头角，应用于光纤通讯、光电子集成等方面。

激光器的基本结构虽然各不相同，但都是由光学增益介质、泵浦源、谐振腔和输出装置等多个组成部分构成的。

只有我们深入了解每一种激光器结构的工作原理并加以适当应用，才能在相应领域里发挥出更大的作用。