激光器30034
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激光器分为许多不同种类。
激光介质可以是固体、气体、液体或半导体。
我们通常按照用于发出激光的介质对其进行分类：固态激光器的发光材料分布在固态基质中（如红宝石激光或钕-钇铝石榴石激光）。
钕-钇铝石榴石激光器可以发出波长为1064纳米(nm)的红外激光，其中1纳米等于1x10-9米。
气态激光器主要输出红色的可见光束，最常见的气态激光器包括：氦激光器和氦氖激光器。
CO2激光器可以发射远红外能量，用于切割高硬度物质。
准分子(Excimer)激光器使用由氯、氟等活性气体和氩、氪、氙等惰性气体组成的混合物，其英语名称取自“excited”（受激发的）和“dimers”（二聚体）两个单词。
通电激发时，可产生准分子（即二聚体）。
发射激光后，二聚体可产生紫外波段的光线。
染料激光器使用罗丹明6G等合成有机染料的溶液或悬浊液作为激光介质。
染料激光器具有极为宽广的波长调节范围。
半导体激光器，有时也称为二极管激光器，属非固态激光器。
这种电子设备通常体积小、功率低。
它们可以内置到大型激光二极管阵列我们通常把发光的物体叫做光源，如太阳、电灯、燃烧的蜡烛等。
光具有能量，它可以使物体变热，使照相底片感光，这就是能的转换现象。
光能含在光束中，光束射入人的眼睛，才引起人的视觉，所以我们能够看到光源发射的光。
那么我们为什么还能看到不发光的物体呢？是因为光源发射的光照射到它们，不发光的物体受光后，向四面八方漫反射的光射入了我们的眼睛，所以我们也能看到不发光的物体。
产生激光的光源，和普通的光源明显不同。
如普通白炽灯光源是通过电流加热钨丝的原子到激发态，处于激发态的原子不断地自发辐射而发光。
这种普通的光源具有很大的散射性和漫射性，不能控制形成集中的光束，也就不能应用于激光打印机。
激光打印机所需要的激光光束必须具有以下特性：①高方向性。
发出的光束在一定的距离内没有散射和漫射。
②高单色性。
纯白光由七色光组成。
③高亮度，有利于光束的集中并带有很高的物理能量。
④高相干性，容易叠加和分离。
激光器是激光扫描系统的光源，具有方向性单色性强、相干性高及能量集中、便于调制和偏转的特点。
早期生产的激光打印机多采用氦-氖（He-Ne）气体激光器，其波长为632．8μm，其特点是输出功率较高、体积大、是寿命长（一般大于1万小时）性能可靠，噪音低，输出功率大。
但是因为体积太大，现在基本已淘汰。
现代激光打印机都采用半导体激光器，常见的是镓砷-镓铝砷（CaAs-CaAlAs）系列，所发射出的激光束波长一般为近红外光（λ＝780μm），可与感光硒鼓的波长灵敏度特性相匹配。
半导体激光器体积小、成本低，可直接进行内部调制，是轻便型台式激光打印机的光源。
激光打印机激光扫描是用来产生非常小的高精度光点，用于高质量的文字及图像的印刷，常用的激光扫描系统工作原理是：在工作物质两端设置两块相互平行的反射镜（栅极），这两块反射镜之间构成了一个谐振腔。
谐振腔的一块反射镜为全反射镜，另一块为半反射镜，当工作物质受激，原子自发辐射的光子在谐振腔内不断地来回反射，辐射出的光子不断增加。
当谐振腔内叠加的光子增加到一定量时，就会穿透半反射的反射镜面发出一束非常强的光，这就是激光。
这样发出的光束非常集中，几乎没有散射，只要我们利用控制技术将光波波长控制在700～900μm（纳米），这样所产生的激光就可以满足激光打印机感光鼓的曝光需要。
现代所用的半导体激光器，通常采用激光二极管，它的原理与普通的二极管极为相似，如都有一对PN结，当电压和电流加到激光二极管上时，P 型半导体材料中的空穴和N型材料中的自由电子产生相对运动，PN结处载流子的密度增加非常大，自由电子和空穴重新复合，因而产生受激辐射，释放出具有激光特性的光子，由激光器谐振腔内的反射镜反射，透过激光孔和孔内聚焦镜，射出激光束。
从激光的产生可以看出，一条激光束只包括一种主要波长的光线，它是单色的。
每一条光线都沿一个方向传播，以相互叠加的方式结合，我们称之为"相干性"。
这个特性使激光以一条极细的光束射到一个靶上，而几乎没有散射。
而每条激光束就像枪膛里射出的子弹，每颗子弹只能在靶上打一个孔。
如果要打出一个"一"字，就要射出很多的子弹，沿"一"字方向打出很多的孔，形成一个"一"字点的横向排列，这就是我们所说的"点阵排列" ，是后面要讲"点阵图像"的技术基础。
激光打印机的图文信息，亦是由点阵组成。
印刷质量要求越高，组成一个字符的点阵亦越多。
激光扫描的点阵形成有四种方法。
单线扫描：将一行字符的每一行的点阵信息，送至扫描器中进行扫描，称为单线扫描。
多线顺序偏转扫描：高频信号发生器依次产生9个不同的频率，依据布雷格衍射原理，它们在偏转调制器中会产生9条偏转角不同的扫描线，接着转镜旋转一个微小角度，扫描出从左至右的点阵信息。
由于这种方法只需转镜转过一个微小的角度，它相当于单线扫描方法的1／132，即可形成1个字，故又称小光栅扫描。
多线同时偏转扫描：是指在高频驱动电路中同时产生9个不同的频率，经合成后送至偏转调制器中。
多线同时偏转多次扫描：这种方法与多线同时偏转扫描属同一类，只是从1个字符的形成上有所区别。
即在扫描高点阵字符时，一个完整的字符是分成多次扫描完成的。
图形信息的点阵形成与字符的点阵形成基本相似。
氦氖激光器的原理和结构氦氖激光器的原理和结构氦氖激光器激发机理氦氖激光器中工作物质是氦气和氖气，其中氦气为辅助气体，氖气为工作气体。
产生激光的是氖原氦氖激光器的原理和结构氦氖激光器激发机理氦氖激光器中工作物质是氦气和氖气，其中氦气为辅助气体，氖气为工作气体。
产生激光的是氖原子，不同能级的受激辐射跃迁将产生不同波长的激光，主要有632.8nm、1.15um 和3.39um三个波长。
氦原子有两个亚稳态能级21S0、23S1，它们的寿命分别为5×10-6s和10-4s，在气体放电管中，在电场中加速获得一定动能的电子与氦原子碰撞，并将氦原子激发到21S0、23S1，此两能级寿命长容易积累粒子。
因而，在放电管中这两个能级上的氦原子数是比较多的。
这些氦原子的能量又分别与处于3S和2S态的氖原子的能量相近。
处于21S0、23S1能级的氦原子与基态氖原子碰撞后，很容易将能量传递给氖原子，使它们从基态跃迁到3S和2S态，这一过程称能量共振转移。
由于氖原子的2P、3P态能级寿命较短，这样氖原子在能级3S －3P、3S－2P、2S－2P间形成粒子数反转分布，从而发射出3.39um、632.8nm、1.5um三种波长的激光。
上述过程可表示为：e**+He(11S0)→e*+He*(21S0)e**+He(11S0)→e*+He*(23S0)He*(21S0)+Ne(2P6)→He(21S0)+Ne*(3S)He*(23S1)+Ne(2P6)→He(21S0)+Ne*(2S)Ne*(3S)→Ne*(2P)产生波长为632.8nm的激光Ne*(3S)→Ne*(3P)产生波长为3.39um的激光Ne*(2S)→Ne*(2P)产生波长为1.15um的激光从理论上讲，这三种波长的激光都有可能发射，但我们可以采取一些方法去抑制其中的两种，而使我们所需要的一种波长的激光得到输出。
632.8nm（红光）因输出为可见波段的激光，实际应用较广泛。
氦氖激光器的结构氦氖（He-Ne）激光器的结构一般由放电管和光学谐振腔所组成。
激光管的中心是一根毛细玻璃管，称作放电管（直径为1mm左右）；外套为储气部分（直径约45mm）；A 是钨棒，作为阳极；K是钼或铝制成的圆筒，作为阴极。
壳的两端贴有两块与放电管垂直并相互平行的反射镜，构成平凹谐振腔。
两个镜版都镀以多层介质膜，一个是全反射镜，通常镀17层膜。
交替地真空蒸氟化镁（MgF2与硫化锌（ZnS）。
另一镜作为输出镜，通常镀7层或9层膜（由最佳透过率决定）。
毛细管内充入总气压约为2Torr（托）的He、Ne混合气体，其混合气压比为5：1－7：1左右。
内腔管结构紧凑，使用方便，所以应用比较广泛。
但有时为了特殊的需要也常选用全外腔式或半外腔式。
全外腔式的放电管和镜片是完全分离的，半外腔式是上两种形式的结合。
外腔式和半外腔式都需要粘贴布儒斯特片，窗片法线与激光光轴有一夹角，应等于布儒斯特角θ：θ=tg-1nK8玻璃对632.8nm激光n=1.5159；θ=56°35＇；熔融石英n=1.46；θ=55°36＇。
因此，全外腔式和半外腔式激光器输出的光束是电矢量平行于入射面的线偏振光。
在激光电源外壳上，有一能自由转动的支柱，上面装有可改变斜角的管套，管套内装有氦—氖激光管。
（氦—氖激光器的种类很多，外形各异，但都由激光电源和氦-氖激光管两部分组成。
）激光电源的电原理：电源变压器BY次级输出1.2KV高压。
此电压不足以使激光管JG起辉。
由于JG此时截止，使D1-D4，C1-C4工作在多倍压整流状态。
当JG两端电压升至5KV 左右，JG起辉，放出红色束状激光由于JG导通，使D1、D3、D4间正向电位差很小，对上千伏高压来讲近似于零，因此C3、C4不再起作用。
D1-D4与C1、C3工作在倍压整流状态。
使JG两端电压降至约2KV，维持其工作。
R4是限流电阻。
激光器的三个组成部分激光器一般包括三个组成部分：1、激光工作介质激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。
在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的激光器一般包括三个组成部分：1、激光工作介质激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、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。
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或抽运。
为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。
3、谐振腔有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱，无法实际应用。
于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。
所谓光学谐振腔，实际是在激光器两端，面对面装上两块反射率很高的镜。
一块几乎全反射，一块光大部分反射、少量透射出去，以使激光可透过这块镜子而射出。
被反射回到工作介质的光，继续诱发新的受激辐射，光被放大。
