激光器的種類(lèi)和用途

激光器發(fā)出的光質(zhì)量純凈、光譜穩(wěn)定可以在很多方面被應(yīng)用。紅寶石激光：起初的激光器是紅寶石被明亮的閃光燈泡所激勵(lì)，所產(chǎn)生的激光是“脈沖激光”，而非連續(xù)穩(wěn)定的光束。這種激光器產(chǎn)生的光束質(zhì)量和我們現(xiàn)在使用的激光二極管產(chǎn)生的激光有本質(zhì)的區(qū)別。這種僅僅持續(xù)幾納秒的強(qiáng)光發(fā)射非常適合捉容易移動(dòng)的物體，例如拍攝全息的人物肖像畫(huà)，副激光肖像在1967年誕生。紅寶石激光器需要昂貴的紅寶石而且只能產(chǎn)生短暫的脈沖光。這是臺(tái)氣體激光器，這種激光器是全息攝影師常用的裝備。兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1、產(chǎn)生連續(xù)激光輸出；2、不需要閃光燈泡進(jìn)行光激勵(lì)，而用電激勵(lì)氣體。激光二極管：激光二極管是當(dāng)前為常用的激光器之一，在二極管的PN結(jié)兩側(cè)電子與空穴的自發(fā)復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象稱(chēng)為自發(fā)輻射。當(dāng)自發(fā)輻射所產(chǎn)生的光子通過(guò)半導(dǎo)體時(shí)，一旦經(jīng)過(guò)已發(fā)射的電子—空穴對(duì)附近，就能激勵(lì)二者復(fù)合，產(chǎn)生新光子，這種光子誘使已激發(fā)的載流子復(fù)合而發(fā)出新光子現(xiàn)象稱(chēng)為受激輻射。如果注入電流足夠大，則會(huì)形成和熱平衡狀態(tài)相反的載流子分布，即粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)有源層內(nèi)的載流子在大量反轉(zhuǎn)情況下，少量自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子由于諧振腔兩端面往復(fù)反射而產(chǎn)生感應(yīng)輻射，造成選頻諧振正反饋，或者說(shuō)對(duì)某一頻率具有增益。當(dāng)增益大于吸收損耗時(shí)，就可從PN結(jié)發(fā)出具有良好譜線(xiàn)的相干光——激光。激光二極管的發(fā)明讓激光應(yīng)用可以迅速普及，各類(lèi)信息掃描、光纖通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光唱片、激光指示器、超市的收款等等，各類(lèi)應(yīng)用正在不斷被開(kāi)發(fā)和普及。

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激光器工作物質(zhì)

根據(jù)工作物質(zhì)物態(tài)的不同可把所有的激光器分為以下幾大類(lèi)：①固體激光器（晶體和玻璃），這類(lèi)激光器所采用的工作物質(zhì)，是通過(guò)把能夠產(chǎn)生受激輻射作用的金屬離子摻入晶體或玻璃基質(zhì)中構(gòu)成發(fā)光中心而制成的；②氣體激光器，它們所采用的工作物質(zhì)是氣體，并且根據(jù)氣體中真正產(chǎn)生受激發(fā)射作用之工作粒子性質(zhì)的不同，而進(jìn)一步區(qū)分為原子氣體激光器、離子氣體激光器、分子氣體激光器、準(zhǔn)分子氣體激光器等；③液體激光器，這類(lèi)激光器所采用的工作物質(zhì)主要包括兩類(lèi)，一類(lèi)是有機(jī)熒光染料溶液，另一類(lèi)是含有稀土金屬離子的無(wú)機(jī)化合物溶液,其中金屬離子（如Nd）起工作粒子作用，而無(wú)機(jī)化合物液體（如SeOCl2）則起基質(zhì)的作用；④半導(dǎo)體激光器，這類(lèi)激光器是以一定的半導(dǎo)體材料作工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用，其原理是通過(guò)一定的激勵(lì)方式(電注入、光泵或高能電子束注入)，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶之間或能帶與雜質(zhì)能級(jí)之間，通過(guò)激發(fā)非平衡載流子而實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生光的受激發(fā)射作用；⑤自由電子激光器，這是一種特殊類(lèi)型的新型激光器，工作物質(zhì)為在空間周期變化磁場(chǎng)中高速運(yùn)動(dòng)的定向自由電子束，只要改變自由電子束的速度就可產(chǎn)生可調(diào)諧的相干電磁輻射，原則上其相干輻射譜可從X射線(xiàn)波段過(guò)渡到微波區(qū)域，因此具有很誘人的前景。

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激光器

激光器很早是科學(xué)家 Gordon Gould在1958年搭建出來(lái)，但是直到1959年才發(fā)表相關(guān)文章，但在其申請(qǐng)專(zhuān)利的過(guò)程中卻被拒絕了，因?yàn)樗膶?dǎo)師就是maser（微波諧振腔） 技術(shù)的發(fā)明者Charles Townes（發(fā)明了產(chǎn)生微波microwave輸出技術(shù)）。由于受到導(dǎo)師的影響專(zhuān)利一直沒(méi)有被批復(fù)。直到1977年激光器的專(zhuān)利才在美國(guó)批準(zhǔn)。長(zhǎng)期的專(zhuān)利之戰(zhàn)，反而對(duì)Gould更為有利，因?yàn)樗@得專(zhuān)利的時(shí)候，激光器已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，受專(zhuān)利保護(hù)期的限制問(wèn)題，如果專(zhuān)利一申請(qǐng)就批復(fù)下來(lái)，因?yàn)閼?yīng)用不廣泛，反倒賺不到太多錢(qián)了。

納秒脈沖光纖激光器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

光纖激光器按激光輸出特性可分為連續(xù)光纖激光器和脈沖光纖激光器兩種。其中脈沖光纖激光器根據(jù)其脈沖形成原理又可分為調(diào) Q 光纖激光器(脈沖寬度為 ns 量級(jí))和鎖模光纖激光器(脈沖寬度為 ps 或 fs 量級(jí))。國(guó)外開(kāi)展調(diào) Q 光纖激光器研究的單位主要有英國(guó) Southampton 大學(xué)、美國(guó) Illinois 大學(xué)、臺(tái)灣國(guó)立大學(xué)、美國(guó) IPG 公司、德國(guó) JENOPTIK 公司等。國(guó)內(nèi)開(kāi)展調(diào) Q 光纖激光器研究的單位主要有南開(kāi)大學(xué)、天津大學(xué)、電子科技大學(xué)、上海光機(jī)所、西安光機(jī)所、北京工業(yè)大學(xué)等。