深圳大学电子科学与技术学院：《激光原理 Principle of Laser——激光技术与器件》课程PPT教学课件（固体激光器、气体激光器、染料激光器、光纤激光器）

激光器件 ■0概述 ■1固体激光器 2气体激光器 3染料激光器 4光纤激光器 参考教材:《激光器件》,马养武、陈玉清编著,浙江大学出版社

1 n 0 概述 n 1 固体激光器 n 2 气体激光器 n 3 染料激光器 n 4 光纤激光器 激光器件 参考教材：《激光器件》，马养武、陈玉清编著，浙江大学出版社

§0概述 1960年,美国休斯飞机公司的科 学家梅曼博士研制成功世界上第一台红宝 石激光器。 输出光束 111t 部分反射镜 红宝石棒 石英闪光灯管 全反射镜 (a)

2 １９６０年，美国休斯飞机公司的科 学家梅曼博士研制成功世界上第一台红宝 石激光器。 §0 概述

0激光器的基本结构 ■工作物质:核心、受激辐射放大的源泉 泵浦源:为工作物质实现粒子数反转提供能源; ■光学诸振腔:提供正反馈,影响激光束的质量。 光学诸振腔 全反射镜 输出反射镜 工作物质 激光输出 泵浦源 图3.2激光器的基本结构示意图

3 0.1 激光器的基本结构 n 工作物质：核心、受激辐射放大的源泉； n 泵浦源：为工作物质实现粒子数反转提供能源； n 光学谐振腔：提供正反馈，影响激光束的质量

激光工作物质包括:晶体、玻璃、陶瓷、光纤 气体、半导体、液体及自由电子等数百种之多。 激励(泵浦)方式有光激励、放电激励、电激励、 热激励、化学激励和核激励等多种方式

4 n 激光工作物质包括：晶体、玻璃、陶瓷、光纤、 气体、半导体、液体及自由电子等数百种之多。 n 激励（泵浦）方式有光激励、放电激励、电激励、 热激励、化学激励和核激励等多种方式

0.2激光器的分类及其主要输出特性 按激光工作物质分类 1)气体激光器 2)固体激光器 3)液体激光器 4)半导体激光器 5)化学激光器 6)自由电子激光器 7)Ⅹ射线激光器 8)光纤激光器

5 0.2 激光器的分类及其主要输出特性 一、 按激光工作物质分类 1）气体激光器 2）固体激光器 3）液体激光器 4）半导体激光器 5）化学激光器 6）自由电子激光器 7）X射线激光器 8）光纤激光器

1)气体激光器 ■工作物质:气体和金属蒸气; 分为:原子激光器、分子激光器(准分子激光 器)、离子激光器 ■原子激光器:未电离的气体原子;激光跃迁发生 在气体原子的不同激发态之间;。采用的气体主 要是氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体和镉、铜、 锰、锌、铅等金属原子蒸气。原子激光器的典型 代表是He-Ne激光器

6 1）气体激光器 n 工作物质：气体和金属蒸气； n 分为：原子激光器、分子激光器（准分子激光 器）、离子激光器； n 原子激光器：未电离的气体原子；激光跃迁发生 在气体原子的不同激发态之间；。采用的气体主 要是氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体和镉、铜、 锰、锌、铅等金属原子蒸气。原子激光器的典型 代表是 Ｈｅ－Ｎｅ激光器

1)气体激光器 分子激光器:未电离的气体分子;激光跃迁发生 在气体分子不同的振一转能级之间。采用的气体 主要有CO2、CO、N2、O2、N2O、H2 O、H2等分子气体。分子激光器的典型代表是 C02激光器

7 1）气体激光器 n 分子激光器：未电离的气体分子；激光跃迁发生 在气体分子不同的振－转能级之间。采用的气体 主要有 ＣＯ２、ＣＯ、Ｎ２、Ｏ２、Ｎ２Ｏ、Ｈ２ Ｏ、 Ｈ２等分子气体。分子激光器的典型代表是 ＣＯ２激光器

1)气体激光器 准分子( Excimer)激光器:所谓准分子,是 种在基态离解为原子而在激发态暂时结合成分子 (寿命很短)的不稳定缔合物,激光跃迁产生于 其束缚态和自由态之间。采用的准分子气体主要 有XeF*现、KrF*、ArF*、ⅩeC1*、 ⅩeBr*等。其典型代表为XeF*准分子激光 器

8 1）气体激光器 n 准分子（Excimer）激光器：所谓准分子，是一 种在基态离解为原子而在激发态暂时结合成分子 （寿命很短）的不稳定缔合物，激光跃迁产生于 其束缚态和自由态之间。采用的准分子气体主要 有 ＸｅＦ*、ＫｒＦ* 、ＡｒＦ* 、ＸｅＣｌ* 、 ＸｅＢｒ*等。其典型代表为 ＸｅＦ*准分子激光 器

1)气体激光器 离子激光器:已电离的气体离子;激光跃迁发生 在气体离子的不同激发态之间。采用的离子气体 主要有惰性气体离子、分子气体离子和金属蒸气 离子三类。其典型代表为Ar+激光器

9 1）气体激光器 n 离子激光器：已电离的气体离子；激光跃迁发生 在气体离子的不同激发态之间。采用的离子气体 主要有惰性气体离子、分子气体离子和金属蒸气 离子三类。其典型代表为 Ａｒ＋激光器

1)气体激光器 般采用气体放电激励,还可以采用电子束激励 热激励、化学反应激励等方式。 ■波长覆盖范围主要位于真空紫外一远红外波段, 激光谱线上万条; 具有输出光束质量高(方向性及单色性好)、连 续输出功率大(如CO2激光器)等输出特性, 其器件结构简单,造价低廉。 1961年,第一台气体激光器—He-Ne 激光器问世

10 1）气体激光器 n 一般采用气体放电激励，还可以采用电子束激励、 热激励、化学反应激励等方式。 n 波长覆盖范围主要位于真空紫外—远红外波段， 激光谱线上万条； n 具有输出光束质量高（方向性及单色性好）、连 续输出功率大（如 ＣＯ２激光器）等输出特性， 其器件结构简单，造价低廉。 n １９６１年，第一台气体激光器——Ｈｅ－Ｎｅ 激光器问世