【正文】 大，所以必需要對其設(shè)置冷卻系統(tǒng)，這樣才能夠使得激光器長時間的運行。 而借助科研水平的發(fā)展，越來越多特性優(yōu)異的原材料被我們發(fā)明，以至于 固體激光器的 機(jī)能朝著越來 越好的目的地邁進(jìn) 。 3）所需要的材料種類繁多。 2） 它的物理 機(jī)械強度較大，而且 制造 成本較低。這主要是因為它的能級構(gòu)造較特殊，所以能夠輸出能量和功率較大的激光。它的 優(yōu)點 比 較明顯：具有很強的光轉(zhuǎn)換率、功率大、穩(wěn)定性好、安全可靠、使用時間長以及體積小等 。 色心激光器調(diào)諧范圍寬為 ～ 微米，線寬窄，但是 大部分都只能在低溫下工作 ，而 激光晶體主要包括金綠寶石、 Cr:GSGG 和摻鈦藍(lán)寶石等 ， 其中性能最好的固體可調(diào)諧材料是鈦藍(lán)寶石 [9]。 前者是指工作物質(zhì)為 有 色心的晶體，這種色心是由于正負(fù)離子的缺失造成的。 圖 Er:YAG 激光躍遷能級圖 ` 12 可調(diào)諧固體激光器 這 一 類激光器也 具備了比 較多 的優(yōu)異的特點 ： 它的 內(nèi)存 較大，能夠 使 儲存時間 較大 ；其使用時間 長 ； 在 閃光燈或者 LD 泵 浦時我們獲得的 效果 將非常 明顯；在調(diào) Q 的情形下也能夠正常運轉(zhuǎn)；產(chǎn)生光束性能 好 ，并且諧波的產(chǎn)生能力也較好。 它具有較高的光學(xué)性能、較小的損耗，而且激光輸出方面比較的 高 ，物理化學(xué)性能較穩(wěn)定， 能特別高效的去掉硬組織。 圖 ?3Nd :YAG 能級結(jié)構(gòu) 摻鉺釔鋁石榴石激光器（ Er:YAG） 最近幾年，由于這類激光器的波長比較獨特，引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注，并且在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面也取得了較大的應(yīng)用，對于未來的發(fā)展有很好的前景。 在實現(xiàn) 4F3/2－ 4I11/ 4F3/2－ 4I13/ 4F3/2－ 4I9/2 能級間躍遷時， 生成了三條不` 11 同的熒光譜線，由下圖 所示， 其中 的譜線能量 要比其它兩條的大 。氪燈與氙燈的構(gòu)造基本相同，區(qū)別是它的燈管內(nèi)充有大氣壓為 2 到 4 的氪氣。 這種 晶體 有許多優(yōu)良特性 ，例如 ：熱的傳導(dǎo)效率較快，這樣就對激光器的連續(xù)工作 創(chuàng)造 了 非常好 的 基礎(chǔ) ；三價稀土離子的釔鋁石榴石晶體具有 1970℃的熔點，能夠承受較大的輻射；它的熒光寬度僅為 ，所以它的工作閾值較小；熒光量子的工作效率可近似接近于 1， 成為了 現(xiàn)在 的 固體激光器 內(nèi)極其 優(yōu)秀的工作物質(zhì)。由于它的工作物質(zhì)和與其對 應(yīng) 的光泵不同，所以能夠?qū)崿F(xiàn)長時間的工作。 摻釹釔鋁石榴石激光器（ Nd3+:YAG） 這類是四能級系統(tǒng)的激光器，它的工作效率較高，使用時間長以及工作的閾值較低，輸出的波長較低，所以能夠長時間的進(jìn)行工作。 當(dāng)然 我們生活中的各種事物皆有它的長處和缺陷 ， 它 也難免會有缺點：首先它是三能級的構(gòu)造， 因此所需要 構(gòu)建的閾值 比其它的 較大；其次 紅寶石 的 特性目標(biāo) 對于溫度 非常的 敏感；然后，對于它的激發(fā)頻率比較低，這就導(dǎo)致了它能夠長時間的工作；發(fā)散角輸出通常 在三到十毫弧 這個范圍內(nèi) ， 稍微偏大 。 這類激光器具有如下的優(yōu)點： 1）激光器機(jī)械硬度大、穩(wěn)定性較好，能夠接受功率密度較大的激光，而且生產(chǎn)的光的尺寸也較大； 2）使用時間 長 ，內(nèi)存大，能夠有大能量的激光發(fā)射； 3）激光頻譜較大，能夠輕易的獲得高能量的單膜； 4）它的性能穩(wěn)定、可以輸出波長為 400~760nm 的光。 紅寶石激光器（ Cr3+:Al2O3） 紅寶石是摻有 一小部分 Cr3+離子的藍(lán)寶石（ Al2O3）， 這類 激光器的工作物質(zhì)是紅寶石晶體（ Cr3+:Al2O3） , 其中 Cr3+是 用來 發(fā)光的激活粒子， 它屬于三能級系統(tǒng)，決定著輸出激光的光譜特性； 而 Al2O3是基質(zhì)晶體 [6]。在高單色性能的光獲取過程中，濾光系統(tǒng)起了重要的作用，它的作用原理是能夠把泵浦光中的大部分或者有影響的光能夠成功的去除，從而能夠獲得高單色性能的光。 為了使 得激光器和其` 9 他構(gòu)件的安全，我們一般都是通過對工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)以及聚光腔的降溫冷卻來實現(xiàn)對其的保護(hù)作用。 5）冷卻與濾光系統(tǒng) 這一部分是 激光器中最 不能沒有 的輔導(dǎo) 設(shè)備 ?，F(xiàn)在一些比 較 小的固體激光器常常采用如圖 所示的橢圓形腔。 ` 8 3） 聚光系統(tǒng) 該部分主要有以下兩個功能：首先 為 把工作物質(zhì)和泵浦 系統(tǒng)這兩個重要部分結(jié)合起來 ；第二個功能則是對于工作物質(zhì)的光密度排列方式起著決定作用，進(jìn)而可以對光束的各種參數(shù)性能指 標(biāo)進(jìn)行干擾?，F(xiàn)在惰性氣體是最經(jīng)常使用的泵浦源，而在小型的功 率器件中太陽能 這 類的泵浦源經(jīng)常用到，現(xiàn)在我們 在 這方面的 科研項目 正在 朝著 LD 泵浦 的 方向 邁進(jìn) ， 它的 優(yōu) 良特點格外的清晰 ：具有很強的光轉(zhuǎn)換率、功率大、穩(wěn)定性好、安全可靠、使用時間長以及體積小等，現(xiàn)在它已經(jīng)是固體激光發(fā)展中最有發(fā)展前景的泵浦源。 2）泵浦系統(tǒng) 泵浦系統(tǒng)工作的時候需要的前提工作條件 有兩個必要條件 ：一是泵浦的發(fā)光效率一定要滿足系統(tǒng)的運行；二是對于 受激 輻射光的屬性 一定 要和工作物質(zhì)的光譜 屬性 相一致。 這類激光器的結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 1） 工作物質(zhì) 工作物質(zhì)是激光器 能夠產(chǎn)生 作用 不可缺少 的關(guān)鍵 構(gòu)成成員 ，它 包括 激活粒子和基質(zhì) 兩種構(gòu)成成分 。 4） 以 輸出波長 長度為標(biāo)準(zhǔn) 來 對其進(jìn)行區(qū)別 ， 包括 紅外、可見、紫外和 X射線激光器 這四類。激光器的 類型 較多，我們可以遵循 以下的分類 手段 將其 類別 ： 1）工作物質(zhì)：按照這種方式我們可以將其 主要區(qū)別成 固體、氣體、 染料 、半導(dǎo)體、光纖以及自由電力 這六 種 類型 。現(xiàn)在 我們生 活的各個領(lǐng)域 對激光技術(shù) 基本上 都有普遍 的 運 用。 1965 年， 人類歷史上首臺 CO2 激光器 在美國被 順利研發(fā)成功，這是 有史以來世界上首臺 可以生產(chǎn)大功率的激光器。 1958 年 ， 美國 物理 學(xué)家 Schawlow 和 Townes 通過諧振腔的作用得到了激光器以及俄國科學(xué)家普羅霍羅夫也研制成功了振蕩器和放大器，這兩個發(fā)明對于激光的發(fā)現(xiàn) 提供了非常偉大 的幫助。 1954 年，美國科學(xué)家湯斯和俄國科學(xué)家普羅霍羅夫得到了氨分子的粒子束發(fā)轉(zhuǎn)現(xiàn)象，不 久 之后 他們又 發(fā)現(xiàn)了微波的受激發(fā)射 。 激光器的發(fā)明與發(fā)展 上世紀(jì) 20 年代， Albert Einstein 的光子受激輻射原理為激光的 出現(xiàn) 提供了巨大的 幫助 ，這個原理是指處于高能態(tài)的光子受到低能態(tài)的光子作用，轉(zhuǎn)變成低能態(tài)，并且產(chǎn)生第二個 ，同之前的光子一起發(fā)射 [3]。這樣我們就可以使光在很遠(yuǎn)的距離也能夠有很高的強度，這是光傳播距離的指標(biāo)，方向性越好，說明其照射的距離越遠(yuǎn)。這個指標(biāo)可以通過頻譜分布的寬度進(jìn)行衡量，頻譜越寬，說明其性能越差。 激光的特性 激光產(chǎn)生的機(jī)理與普通光源的發(fā)光 有區(qū)別 ，所以激光 具備 不同于普通光的特性：高度的方向性、單色性、相干性和高亮度 [2]。 激光產(chǎn)生的條