激光种类(激光器的种类和特点)

浪起激光2021-12-1799219

激光的波长和激光的分类直接相关,先看看激光的波长:

激光种类(激光器的种类和特点)  第1张

图片来源wikipedia,图片中大多数数据取自Weber's 《book Handbook of laser wavelengths》(韦伯《激光波长手册》)(如查看原图请私信我)

波长条上方显示了不同的激光类型,下方显示了可以在波长范围内发射的激光。线条的高度表示市售的最大功率/脉冲能量,而颜色将激光材料的类型编成代码)。大多数数据来自韦伯的《激光波长手册》《Weber's book Handbook of laser wavelengths》。

激光分类的方法有很多,可分为固体、气体、液体、半导体、染料和光纤等几种类型:

(1)固体激光器(Solid state laser)一般体积小而坚固,脉冲辐射功率较高,应用范围较广泛。如:Nd:YAG激光器。Nd(钕)是一种稀土族元素,YAG代表钇铝石榴石,晶体结构与红宝石相似。还有Tm:YAG,Ho:YAG,Ho:YAG 等等。

激光种类(激光器的种类和特点)  第2张

(2)半导体激光器(Semiconductor laser)体积小、重量轻、寿命长、结构简单,特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长,能将电能直接转换为激光能,所以发展迅速。

激光种类(激光器的种类和特点)  第3张

(3)气体激光器(Gas laser)是其中通过气体释放电流以产生相干光的激光器。单色性和相干性较好,激光波长可达数千种,应用广泛。气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用广泛。气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。

激光种类(激光器的种类和特点)  第4张

(4)液体染料为工作物质的染料激光器(Dye laser)于1966 年问世,广泛应用于各种科学研究领域。现在已发现的能产生激光的染料,大约 500 种左右。这些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它们还可以包含在有机塑料中以固态出现,或升华为蒸汽,以气态形式出现。所以染料激光器也称为 “ 液体激光器 ” 。染料激光器的突出特点是波长连续可调。燃料激光器种类繁多,价格低廉,效率高,输出功率可与气体和固体激光器相媲美,应用于分光光谱、光化学、医疗和农业。

激光种类(激光器的种类和特点)  第5张

(5)化学激光器(Chemical Laser)有些化学反应产生足够多的高能原子,就可以释放出大能量,可用来产生激光作用。这主要是武器应用。比如氟化氢激光器能够提供兆瓦范围内的连续输出功率。

(6)自由电子激光器(Free electron laser) 这类激光器比其他类型更适于产生很大功率的辐射。它的工作机制与众不同,它从加速器中获得几千万伏高能调整电子束,经周期磁场,形成不同能态的能级,产生受激辐射。

激光种类(激光器的种类和特点)  第6张

激光种类(激光器的种类和特点)  第7张

(7)准分子激光器(Excimer laser,其实也属于气体激光之一)是一种紫外气态激光,处于激发态的惰性气体和另一种气体(惰性气体或卤素)结合的混合气体形成的分子,向其基态跃迁时发射所产生的激光,称为准分子激光。准分子激光属于低能量激光,无热效应,是方向性强、波长纯度高、输出功率大的脉冲激光,光子能量波长范围为157-353纳米,脉冲时间为几十纳秒,属于紫外光。最常见的波长有157 nm、193 nm、248 nm、308 nm、351-353 nm。

激光种类(激光器的种类和特点)  第8张

(8)光纤激光器(Fiber laser)利用光纤中的增益介质(稀土元素)提供光信号的放大。光纤激光器有单端泵浦和双端泵浦两种,后者的输出功率可以达到更高。还在研发中的相干合成技术可以进一步扩展输出功率。

激光种类(激光器的种类和特点)  第9张

(8)从连续性来分类有连续激光(Continuous laser)和脉冲激光(Pulsed laser and Ultrashort pulsed laser), 脉冲激光:纳秒 (10e-6秒), 皮秒 (10e-9秒), 和 飞秒 (10e-12秒)甚至阿秒 (10e-15秒)激光。

激光种类(激光器的种类和特点)  第10张

连续激光、较长脉冲激光和超短脉冲激光,同样作用在目标表面上,热效应差异很大。

(9)其他类型的激光还有很多,拉曼激光(Raman laser)、金属蒸汽激光(Metal-vapor lasers),等等。针对不同的应用,还会有很多细分技术。

作为工业4.0的基础,激光将会有越来越大的作为,欢迎大家讨论、交流,共同进步。

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