固體激光器的特點(diǎn)及應(yīng)用畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-09-07 10:12本頁面
【正文】 Cr3+:Al2O3） ............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 摻鉺釔鋁石榴石激光器（ Er:YAG） ................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 二極管泵浦的固體激光器 ................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 典型固體激光器的對比 .................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 工業(yè)加工中的應(yīng)用 .......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 .......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ..................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ` ii ` 1 第一章 引言 激光是偉大的科學(xué)家們在上個(gè)世紀(jì)所創(chuàng)建的一個(gè)特別優(yōu)秀的技術(shù)成就。 從固體激光器 的創(chuàng)造到今天的進(jìn)步 ， 它一直 都 特別 備受 大家 的關(guān) 注 。 有了 這些 優(yōu)異的 特點(diǎn)，固體激光器在科 學(xué)研究 、國防 軍工 、工業(yè) 生產(chǎn) 、醫(yī)療 健康 等領(lǐng)域獲得了大量的 運(yùn) 用，使我們的 日常 生活越來越 美好 。全固態(tài)激光器的應(yīng)用擴(kuò)展到了 我們生活的 各個(gè)領(lǐng)域， 它是應(yīng)用領(lǐng)域中基礎(chǔ)的、特別重要的核心器件，已經(jīng)成為了我們?nèi)粘；顒?dòng)中不可或缺的幫手。 全固態(tài)激光器匯聚了半導(dǎo)體激光器和固體激光器的特點(diǎn)，具有體積小、效率高、光束質(zhì)量好、可靠性高、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)靈便等優(yōu)點(diǎn)，所以是前途光明的激光研究方向 ,它通過變頻獲得寬波段輸出、便于模塊化和電激勵(lì)等應(yīng)用優(yōu)勢，已經(jīng)在科研、醫(yī)療、工業(yè)加工、軍事等領(lǐng)域 獲得了廣泛的應(yīng)用，是新一代性能卓越的綠色、節(jié)能光源 [1]。根據(jù)國外的相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，國外的激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r呈現(xiàn)出繁榮昌盛的景象，市場需求不斷上漲，每年以百分之二十以上的速度上升。根據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，我國的激光產(chǎn)品在 1999 年的市場銷售額僅為 億， 20xx 年達(dá)到了 億。 ` 2 ` 3 第二章 激光與激光器 激光 激光（ LASER） 它是指在 受 激輻射的作用下把光變強(qiáng)的現(xiàn)象， 英語稱號為 Laser。 3） 有能夠使工作物質(zhì)從低級向高級轉(zhuǎn)化所需要的能量，從而能夠使得激光達(dá)到發(fā)生的條件。 單色性是指光的強(qiáng)度依照其頻率進(jìn)行排列的方式。 方向性是指光能夠按照要求在某個(gè)位置進(jìn)行分布。 單色亮度是衡量光源的發(fā)光能力 的指標(biāo)，它的物理意義是單位截面、頻寬和立體角內(nèi)，光源的發(fā)射功率。 1951 年， Tom Christie 給 微波激射器 作出了定義 。 ` 4 1956 年 ， 荷蘭物理學(xué)家 Bloembergen 創(chuàng)造 了通過光泵浦三能 級 原子系統(tǒng) 能夠 將粒子束進(jìn)行反向排列 的概念 。 1960 年，在前人激光理論基礎(chǔ)上，美國物理學(xué)家 Maiman 研發(fā)了全球首臺激光器。緊接著 在兩年以后 X 射線激光器也 被偉大的科研人員 順利研發(fā) 出來 。 而對于我國激光器 具體 的研 制成功的發(fā)展情況 ，由下表 可以清晰的 看 到： 激光器的類型 自上世紀(jì) 60 年代激光器發(fā)明至今，有關(guān)這方面的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)得到了很大的進(jìn)步，現(xiàn)在各行各業(yè)都有激光技術(shù)的成功運(yùn)用。 2）激勵(lì)方式：按照這種方式可以將其分為光泵式、化學(xué)以及核泵浦三種激光器 [4]； 3）運(yùn)轉(zhuǎn)方式：按照這 種方式 能夠把它區(qū)別成 連續(xù)、單脈沖、鎖模以及可調(diào)諧等四 樣 激光器。 ` 5 如下表 所示： 表 2 .2 激光器的分 類 分類方式 工作物質(zhì) 激勵(lì)方式 運(yùn)轉(zhuǎn)方式 輸出波長 氣體激光器 固體激光器 半導(dǎo)體激光器 染料激光器 光泵式激光器 核泵浦激光器 化學(xué)激光器 化學(xué)激光器 其他激光器 連續(xù)激光器 單次脈沖激光器 鎖模激光器 可調(diào)諧激光器 紅外激光器 可見激光器 紫外激光器 X 射線激光器 ` 6 ` 7 第三章 固體激光器 固體激光器的工作原理和基本結(jié)構(gòu) 這種激光器的作用原理是工作物質(zhì)通過能量吸收后達(dá)到激發(fā)態(tài)，為了能夠使得粒子束反轉(zhuǎn)以及保持這種狀態(tài)提供體檢，進(jìn)而使得光 放大然后輸出。激光中的很多重要的性能參數(shù)都是由激活粒子能級構(gòu)造作用而成，基質(zhì)主要是對物質(zhì)的性能產(chǎn)生影響。 我們還有經(jīng)常使用的泵浦源有：太陽能、惰性氣體等和 LD 等。 LD 激光器可以分為端面、側(cè)面、邊面以及混合泵等分類形式 [5]，圖 為端面和側(cè)面的泵浦結(jié)構(gòu)圖。聚光腔內(nèi)由工作物質(zhì)以及泵浦源組成，所以泵浦的性能好壞影響程度主要受到聚光腔的影響。 圖 橢圓形聚光腔 4） 光學(xué)諧振腔 反射鏡是 固體激光器非常重要的構(gòu)成成員，反射鏡 的主要 作用 是通過保持激光的連續(xù)振蕩形式來完成激光發(fā)生，而且對于光束的振動(dòng)方向以及頻率予以約束，從而達(dá)到激光的高性能指標(biāo)參數(shù)。由于固體激光器在 發(fā)生作用時(shí)容易 造成 非常 劇烈 的熱效應(yīng)，故一般必須 使用 冷卻 的方法 ?，F(xiàn)在的冷卻有液體、氣體和傳導(dǎo)三種方法，但是液體冷卻法是現(xiàn)在最喜歡使用的一種。 典型的固體激光器 隨著這類技術(shù)多年的成長積累，現(xiàn)在固體激光器的類型更是各種各樣都有，但是我們最經(jīng)常使用的主要還是泵浦源為紅寶石、摻釹釔鋁石榴石或者二極管的固體激光器以及可調(diào)諧固體 激光器等這幾類。如下圖 為紅寶石中鉻離子的能級結(jié)構(gòu)。 在我們實(shí)際的工程領(lǐng)域，這類激光器具有較好的市場，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的傳感器能夠響應(yīng)的波長在可見光處，并且很多的稀土類四能級的工作波長也都是處于` 10 400~760nm 附近。 如下圖 所示，這是我國首臺紅寶石激光器，這臺激光器在光的激發(fā)形式上，處于世界級領(lǐng)先水平。 這種類型的構(gòu)造和前文介紹的那一類型 的構(gòu)造 本質(zhì)上是相似的 。
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