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激光器简介

浏览: 作者: 来源: 时间:2020-11-11 分类:行业新闻
1978年,半导体激光器开始应用于光纤通信系统,半导体激光器可以作为光纤通信的光源和指示器以及通过大规模集成电路平面工艺组成光电子系统.由于半导体激光器有着超小型高效率和高速工作的优异特点,所以这类器件的发展,一开始就和光通信技术紧密结合在一起,它在光通信光变换光互连并行光波系统光信息处理和光存贮光计算机外部设备的光祸合等方面有重要用途.半导体激光器的问世极大地推动了信息光电子技术的发展,到如今,它是当前光通信领域中发展最快最为重要的激光光纤通信的重要光源.半导体激光器再加上低损耗光纤,对光纤通信产生了重大影响,并加速了它的发展.因此可以说,没有半导体激光器的出现,就没有当今的光通信.GaAsGaAlA

能发射激光的装置。按工作介质分,激光器可分为、、和4大类。近来还发展了自由电子激光器。

 

气体激光器

介质是气体的激光器,此种激光器通过得到激发。

:最重要的红光放射源(632.8 nm)。

:波长约10.6 μm(红外线),重要的工业激光。

:波长约6-8 μm(红外线),只在冷却的条件下工作。

氮气激光器:337.1 nm (紫外线)。

:具有多个波长,457.9 nm (8%)丶476.5 nm (12%)丶488.0 nm (20%)丶496.5 nm (12%)丶501.7 n🌱m (5%)丶514.ꩲ5 nm (43%)(由蓝光到绿光)。

:最重要的蓝光(442nm)和近紫外激光源(325nm)。

:具有多个波长,35💜0.7nm丶356.4nm丶476.2nm丶482.5nm丶520.6nm丶530.9nm丶586.2nღm丶647.1nm (最强)丶676.4nm丶752.5nm丶799.3nm (从蓝光到深红光)。

氧离子激光器

氙离子激光器

激光器:不含纯气体,而是几种气体的混合物(一般为氩丶氪等)。

:比如KrF (248 nm)丶XeF (351-353 nm)丶ArF (193 nm)丶XeCl (🅘308 nm)丶F2 (🔴157 nm) (均为紫外线)。

金属蒸汽激光器:比如铜蒸汽激光器,波长介ꦑ於510.𓆏6-578.2 nm之间。由於很好的加强性,可以不用谐振镜。

金属卤化物激光器:比如溴化铜激光器,波长介於510.6-578.2 nm之间。由於很好的加🌱强性,可以不用谐振⛎镜。

化学激发激光器是一种特殊的形式。♌激发通过媒介中的来进行。媒介是一次性的,使用後就被消耗掉了。对於高功🍬率的条件及军事领域是非常理想的。

盐酸激光器

碘激光器

固体激光器

介质是固体的💫激光器,此种工作物质通过灯丶半导体激光器阵列丶其他激光器光🐽照泵浦得到激发。是大多数固体激光器的一项缺陷。

:世界上第一台激光器,1960年7月7日,美国青年科学家ꦺ宣布世界上第一台激光器由诞生,这💧台激光器就是红宝石激光器,工作波长一般为6943,工作状态是单次脉冲式,每脉冲在1ms量级,输出能量为焦耳数量级。

Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石):最常用的固💧体激光器,工作波长一般为1064nm,这一波长为四能级系统,还有其他能级可以输出其他波长的激光。

(掺钕钒酸钇):低功率应用最广泛的固体激光器,工作波长一般为1064nm,可以通过KTP,LB꧒O非线性晶体倍频後产生532nm绿光的激光器。

Yb:YAG(掺镱钇铝石榴石):适用於高功率输出,这种材料的碟片激光器在领域有很强优势。

钛:具有较宽的波长调节范围(670nm~1200nm)

液体激光器

的工作物质分为两类:一类为有机化合物液体(染料),另一类为无机化合物液体。其中染料激光器是液体激光器的典型代表。常用的有机染料有四类:吐吨类染料、香豆素类激光染料、花菁类染料。
  染料激光器多采用光泵浦,主要有激光泵浦和闪光灯泵浦两种形式。
  液体激光器的波长覆盖范围为紫外到红外波段(321nm~1.168um),通过倍频技术还可以将波长范围扩展至真空紫外波段。激光波长连续可调是染料激光器最重要的输出特性。器件特点是结构简单、价格低廉。染料溶液的稳定性比较差,是这类器件的不足。
  染料激光器主要应用于科学研究、医学等领域,如激光光谱光、光化学、同位素分离、光生物学等方面。

半导体激光器

纤绿半导体激光模组

半导体激光器也称为半导体激光二极管,或简称激光二极管(Laser Diode,LD)。由于半导体材料本身物质结构的特异性以及半导体材料中电子运动规律的特殊性,使半导体激光器的工作特性具有其特殊性。
  是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件。.其工作原理是通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式。电注入式半导体激光器,一般是由砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射。光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励。在半导体激光器件中,性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。
  半导体激光器采用注入电流方式泵浦。
  

纤绿半导体激光手电

半导体激光器波长覆盖范围为紫外至红外波段(300nm~十几微米),其中1.3um与1.55um为光纤传输的两个窗口。半导体激光器具有能量转换效率高、易于进行高速电流调制、超小型化、结构简单、使用寿命才长等突出特点。
  半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器,由于它的波长范围宽,制作简单、成本低、易于大量生产,并且由于体积小、重量轻、寿命长,因此,品种发展快,应用范围广,已超过300种,半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网,850nm波长的半导体激光器适用于)1Gh/。局域网,1300nm -1550nm波长的半导体激光器适用于1OGb局域网系统.半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域,已成为当今光电子科学的核心技术.半导体激光器在激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等方面获得了广泛的应用,形成了广阔的市场。1978年,半导体激光器开始应用于光纤通信系统,半导体激光器可以作为光纤通信的光源和指示器以及通过大规模集成电路平面工艺组成光电子系统.由于半导体激光器有着超小型、高效率和高速工作的优异特点,所以这类器件的发展,一开始就和光通信技术紧密结合在一起,它在光通信、光变换、光互连、并行光波系统、光信息处理和光存贮、光计算机外部设备的光祸合等方面有重要用途.半导体激光器的问世极大地推动了信息光电子技术的发展,到如今,它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.半导体激光器再加上低损耗光纤,对光纤通信产生了重大影响,并加速了它的发展.因此可以说,没有半导体激光器的出现,就没有当今的光通信.GaAs/GaAlA。双异质结激光器是光纤通信和大气通信的重要光源,如今,凡是长距离、大容量的光信息传输系统无不都采用分布反馈式半导体激光器(DFB一LD).꧒半导体激光器也广泛地应用于光盘技术中,光盘技术是集计算技术、激光技术和数字通信技术于一体的综合性技术.是大容t.高密度、快速有效和低成本的信息存储手段,它需要半导体激光器产生的光束将信息写人和读出。

激励方式

①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器𒁃,包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器,以及少数气🦂体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放

激光器

电(直流放电、交流放电、放电、电子束注入)方式进行激励,🍨而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励,某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光♑器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器,反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器,如核泵浦氦氩激光器等。

运转方式

由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同,其运转方式和亦相应有所🔴不同,从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器,其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出,可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行,以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器,均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生的过热效应,因此多数需采取适当的冷却措施。②单次,对这类激光器而言,工作物质的激励和相应的激光发射,从时间上来说均是一个单次脉冲过程,一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器,均采用此方式运转,此时器件的热效应可以忽略,故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器,这༺类器件的特点是其输出为一系列的重复,为此,器件可相应以重复脉冲的方式激励,或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调Q激光器,这是专门指采用一定的 开关

激光器

技术以获得较高输出功率的脉冲激光器,其工作原理是在工作物质的粒子数反转形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态),待粒子数积累到足够高的程度后,突然瞬时打开 开关,从而可在较短的时间内(例如10~10秒)形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出(见技术'" class=link>激光调 技术)。⑤锁模激光器,这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器,其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系,因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲(脉宽10~10秒)序列,若进一步采用特殊的快速光开关技术,还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲(见技术)。⑥单模和稳频激光器,单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单或单纵模状态运转的激光器,稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或在一定精度范围内的特殊激光器件,在某些情况下,还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件(见激光稳频技术)。⑦,在一般情况下,激光器的输出波长是固定不变的,但采用特殊的调谐技术后,使得某些激光器的输出激光波长,可在一定的范围内连续可控地发生变化,这一类激光器称为可调谐激光器(见激光调谐技术)。

波段范围

根据输出激光波长范围之不同,可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器,输出波长范围处于25~1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器,指输出激光波长处于中红外区(2.5~25微米)的激光器件,代表者为CO2分子气体激光器(10.6微米)、 CO分子气体激光器ᩚᩚᩚᩚᩚᩚ⁤⁤⁤⁤ᩚ⁤⁤⁤⁤ᩚ⁤⁤⁤⁤ᩚ𒀱ᩚᩚᩚ(5~6微米)。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区(0.75~2.5微米)的激光器件,代表者为掺钕固体激光器(1.06微米)、CaAs激光器(约

激光器

0.8微米)和某些气体激光器等。④可见激💯光器,指输出激光波长处于可见光谱区(4000~7000埃或0.4~0.7微米)的一类激光器件,代表者为红宝石激光器 (6943埃)、 氦氖激光器(6328埃)、氩离子激光器(4880埃、5145埃)、氪离子激光器(4762埃、5208埃、5682埃、6471埃)以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器,其输出激光波长范围处于近紫外光谱区(2000~4000埃),代表者为(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器(3511埃、3531埃)、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等。⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50~2000埃)代表者为(H)分子激光器 (1644~1098埃)、氙(Xe)准分子激光器(1730埃)等。⑦X激光器, 指输出波长处于X射线谱区(0.01~50埃)的激光器系统,软X 射线已研制成功,但仍处于探索阶段。