固態激光器
編輯固體激光器是指使用固體材料作為工作物質的激光器,但是即使是相同的固體,半導體的狀態也大不相同,因此與半導體激光器不同,使用絕緣性固體材料通常只稱固體激光器。
大多數固態激光器,鐵族,鑭系元素,錒系元素廣,如過渡元素的離子含有活性中心的少量晶體和玻璃是材料。典型的例子是紅寶石激光器,包含Nd?3+離子的YAG激光器(Nd:YAG激光器)和玻璃激光器。
通常將光激發用作固態激光激發方法,并且經常將氙氣閃光燈用于脈沖操作,并且將汞燈或含鹵素的鎢燈經常用于連續操作。近年來,半導體激光器被用作具有比燈更高的光轉換效率的激發光源。
在閃光燈抽運的YAG激光器中,xxx的脈沖重復頻率為幾十赫茲是散熱的極限,但是,由于半導體激光器具有高的波長純度和許多有助于抽運的泵浦光波長分量,因此可以進一步提高重復率。
振蕩波長在可見光和幾μm的紅外光之間,其中許多在低溫下首次振蕩,但常用的紅寶石和釹激光器在室溫下工作。
固態激光器功能
編輯固體激光器的特征在于,活性中心的濃度比氣體激光器的活性中心的濃度高得多,因此在相對較小的情況下可以獲得較高的放大增益,并且振蕩輸出較大。尤其是,由于發射水平的壽命長達10?-5至10?-3秒,因此Q切換非常有效,這種方法縮小了時間寬度(?10?-8秒),并且峰值輸出非常大(10?獲得6至10?8?W的脈沖振蕩這一點是固態激光器的最重要特征。通過進一步放大,獲得具有10?9至10?12?W的大峰值輸出的脈沖,該脈沖通常在需要大峰值輸出的情況下使用,例如在激光聚變實驗中。
固態激光器分類
編輯燈泵浦固態激光器
西奧多·梅曼(Theodore Mayman)于1960年?5?月制造了世界上xxx個激光振蕩,此時的激光是閃光燈泵浦的紅寶石激光器。即使到現在,燈泵浦調Q固態激光器也作為相對便宜的mJ級脈沖激光器在研究應用中使用。
半導體激光器泵浦固態激光器
半導體激光器激發固態激光器比燈激發具有更少的熱量產生和更好的光束質量。然而,泵浦光學系統復雜,并且成本往往高于燈激發的成本。近年來,激光加工機的主流正在從固態激光器(YAG激光器)轉變為光纖激光器。但是,盡管連續波(CW)的平均輸出已經超過了光纖激光器的平均輸出,但在脈沖振蕩方面它比光纖激光器具有許多優勢。特別地,固態激光器對于峰值強度和脈沖能量仍然是有利的。
為了提高散熱效率,還存在一種薄盤激光器,其中增益介質形成為薄盤形狀并附接到散熱器。
超短固態激光器
這是一種脈沖激光器,其脈沖時間寬度非常短,為fs(飛秒?=?10-15秒)到ps(皮秒?=?10-12秒)。由于脈沖寬度短,可以立即獲得非常高的峰值強度光。
具體方法包括鈦藍寶石激光器和汽車透鏡鎖模?Yb固態激光器。另外,近年來,即使使用光纖激光器,也存在能夠獲得超短脈沖光的方法(例如非線性偏振旋轉,非線性環形鏡,半導體飽和吸收鏡)。
光纖激光器
由于增益介質是添加有稀土元素的光纖(玻璃),因此從廣義上講包含在固體激光器中。每單位體積的表面積大,易于增加平均產量。另一方面,在脈沖振蕩中,在光纖波導中發生非線性光學效應,并且由于布里淵散射而產生諸如脈沖形狀改變,波長轉換和返回光之類的問題。為了克服這個問題,正在研究諸如使用光子晶體的大模面積光纖之類的新技術。
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