【正文】 這類激光器的晶體是以 YAG 為基礎(chǔ)材質(zhì)，混入適當(dāng)?shù)?Nd3+共同組成了晶體結(jié)構(gòu)。 它通常把 氪燈 當(dāng)作是 泵浦光源。 該 一 類 晶體是屬于 四級能系統(tǒng)， 它能夠 通過熒光發(fā)射 而 產(chǎn)生激光 以 及三價 的稀土離子，圖 所示為該類激光器的能級構(gòu)造圖。所以 首先達到閾值形成激光振蕩。 這類 激光 器的基本結(jié)構(gòu)與 Nd3+:YAG 激光器 的類 似， 一般是利用 脈沖氙燈 作為泵浦源 ，聚光腔 是 鍍銀的單橢圓 柱腔或雙橢圓柱腔， 不過它的 光學(xué)元件 必須 與水蒸氣隔離（ 不隔離 激光束將破壞）， 所以必須 將激光器密閉在干燥的容器之中 [7]。 如下圖 所示 為激光 輸出 波長為 微米的 Er:YAG 激光躍遷能級圖。 可調(diào)諧固體激光器指的是在 特定的條件下 ，能夠使輸出波長連續(xù)改變的固體激光器 ， 我們 能夠把 它分為兩類 [8]：一類是色心激光器；一類是用摻過渡族金屬離子的激光晶體制作的可調(diào)諧激光器。它的熒光線寬因為晶體振蕩的干擾而 使得 其寬度較大。 二極管泵浦的固體激光器 人類歷史中的首座 LD 泵浦的固體激光器誕生于 1962 年，而且這種類型 不同于以往把閃光燈當(dāng)成泵浦源的固體激光器，這種類型所用的泵浦源是 LD，被稱為全固態(tài)激光器，其中最重要的原因是這種類型的元器件都是“固態(tài)”的。 全固態(tài)激光器種類很多，我們能夠按照如下表 來 分類： 固體激光器的優(yōu)點與缺點 固體激光器的優(yōu)點： ` 13 1）它的能量輸出較大，而且峰值處的功率也較大。這個是 它 最突出的優(yōu)點。 同另外的種類 的相 對照 ，這類激光器的構(gòu)造 更加 簡 便且超級經(jīng) 用， 而 且 它的 生產(chǎn)成本還 更加 低。 它 的工作物質(zhì)現(xiàn)在少說都有 100 多種，并且 呈現(xiàn)出越來越猛烈的增長勢頭 。 固體激光器的主要缺點： 1）它的熱穩(wěn)定性較差，持續(xù)運行一段時間就生產(chǎn)出很大的熱量。 2）它所能提供的轉(zhuǎn)換效率與另外的品種的相對照，還比較低。 典型固體激光器的對比 類型不一致的激光器具有不同的特點，根據(jù)不同的參考角度來分析它 們能夠得到不同的結(jié)論。 ` 14 ` 15 第四章 固體激光器的應(yīng)用 固體激光器由于功率能量較大而機械工作簡單等特點，現(xiàn)在在各行各業(yè)都有很好的應(yīng)用，并且朝著更加發(fā)展的方向邁進。 工業(yè)加工中的應(yīng)用 在工業(yè)加工領(lǐng)域，激光加工是最為常見的一種應(yīng)用形式 ,我們一般將其分為光熱和光 化學(xué)反應(yīng)兩類激光加工 ,包括光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻蝕等 [10]。前者主要是指通過激光束的照射作用，讓物體的表面發(fā)生熱效應(yīng)，進而達到我們想要的結(jié)果，這類有焊接、切割、性能改變、鉆孔以及微小處理等。 1）激光切割 這種方式是利用光在聚集以后產(chǎn)生非常強的能量，然后實現(xiàn)切割的功能。下圖 為激光切割圖。整個過程是熱傳導(dǎo)型，即通過激光器產(chǎn)生的高熱量激光對物體的表面進行加熱，然后經(jīng)過傳導(dǎo)作用，最終使加工的物件達到我們想要的結(jié)果。與其它的焊接相比，它具有明顯的焊接效率高、質(zhì)量好 以及 能在常溫條件下焊接的優(yōu)點，而且設(shè)備構(gòu)造也較簡單。 圖 激光焊接 3）激光鉆孔 隨著人們對電子產(chǎn)品向小型化的需求發(fā)展，就要求我們的電子線路向集成化的方向邁進，然而這種技術(shù)需要在線路板上安裝越來越多的微型過孔以及盲孔。 這種技術(shù)在我們的生產(chǎn)過程中越來越重要。 ` 17 圖 激光鉆孔機 軍事領(lǐng)域的應(yīng)用 固體激光器 如今在軍工方面的 應(yīng)用也 表現(xiàn) 出了 愈發(fā)強大 的 發(fā)展空間，它 在軍工方面 的 運用發(fā)展歷程 中 算是激光器中的后來居上。 格魯曼公司研制的高功率固體激光器 。在具體的使用方面，固體激光器在常規(guī)武器中比較受青睞，比如軍事專用的測量距離的機器，有導(dǎo)航功能的炸彈等 。 激光器在軍事領(lǐng)域的成功運用，對于戰(zhàn)場態(tài)勢的轉(zhuǎn)變有非常大的變化，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，它很能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化的批量生產(chǎn)，這就使得在軍 事領(lǐng)域更加的方面快捷，更有甚至可以成為單邊作戰(zhàn)的重要元器件。` 19 在上世界 60 年代紅寶石激光測距機成功發(fā)明以后，隨后的第二年就成功的運用到了軍事領(lǐng)域。 固體激光器 于 生物醫(yī) 療領(lǐng)域 中的 使 用 包括 醫(yī)學(xué)研究工具、激光診斷和激光治療三 大 類。 現(xiàn)在 固體激光器 已經(jīng)變成了科研人員 研究遺傳學(xué)和胚胎學(xué)實驗 非常重要 的 器材 。 圖 激光研究工具 2）激光診斷 ` 20 利用這種測試方法可以很好的對活體組織進行內(nèi)部的檢測。比如現(xiàn)在科學(xué)家正在研究利用能量為 400J、輸出寬度為半毫米的激光器對牙齒進行檢測。 當(dāng)對生物的組織進行定量測試的時候，我們可以很簡單的測定被測對象身體各個部位 的細(xì)胞成分，來檢查對象內(nèi)的元素成分。 圖 為激光診斷圖 3）激光治療 在激光治療的過程中，現(xiàn)在我們最為常用的方法就是利用激光器的凝結(jié)機。在視網(wǎng)膜、青光眼以及鞏膜的手術(shù)上面紅寶石激光器也非常方便，紅寶石激光器不僅是全球第一臺激光器，也是最早在醫(yī)學(xué)治療中使用的激光器 [11]。 圖 為醫(yī)學(xué)上的激光治療示意圖。 這類激光器能夠輸出 脈沖能量 相當(dāng) 大 的激光 ， 并且激光在 水 和血紅蛋白 中時很難被 吸收， 因此能夠滲透到很深的組織中 。 圖 激光手術(shù)刀 由于 Nd3+： YAG 激光器通過倍頻技術(shù)可以得到波長為 532nm 的綠色激光，且其 穿透較淺，因而一般僅限于對較淺的血管性病變進行治療 ， 另外 ，倍頻 Nd3+：` 22 YAG 激光也可廣泛應(yīng)用于胃出血、血管瘤的的治療及顯微外科手術(shù)，對于由紅的染料顆粒所引起的文身、文唇等人為的皮膚色素變異亦具有一定的治療效果[12]。 圖 激光手術(shù)示意圖 ` 23 第五章 展望 固體激光器具有體積小、效率高、壽命長、覆蓋波段長，堅固耐用、激光加工方式多樣、使用方便、輸出功率大等 多種 優(yōu) 異的 特 點，它 是以摻有少量激活離子的晶體、玻璃或陶瓷作為工作物質(zhì)的激光器 [13]。第一，改進了增益介質(zhì)。 第二，對于泵浦的光源我們已經(jīng)改良了很多。第三，對于增益 介質(zhì)的構(gòu)造也有較大的改善，由原來傳統(tǒng)的棒、板條式的構(gòu)造更新為現(xiàn)在的盤片、光纖式的構(gòu)造。 目前激光器 市場前景最廣闊的發(fā)展方向是 使器件的 體積 愈來愈 小、 器件的 重量 愈來愈 輕、效率 愈來愈 高、光束質(zhì)量 愈來愈 好、可靠性 能愈來愈強 、 生命愈來愈久 、運轉(zhuǎn) 愈來愈敏捷 的全固態(tài)激光器。 隨著國家的相關(guān)政策對一些 激光技術(shù)項目的大力支持，許多技術(shù)將從研究變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)化，并最終運用到我們的日?；顒又小Ｐ那閺膭傞_始的不知所措，到現(xiàn)在的如釋重負(fù)。轉(zhuǎn)眼間，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，感謝各位老師、同學(xué)的陪伴，感謝一起奮斗的