固体激光器的特性及应用趋势

光电智造2018-06-25 14:56:40

固体激光器是用固体激光材料作为工作物质的激光器,工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入少量激活离子,具有体积小、使用方便、输出功率大的特点。

固体激光器以光为激励源。常用的脉冲激励源有充氙闪光灯;连续激励源有氪弧灯、碘钨灯、钾铷灯等。在小型长寿命激光器中,可用半导体发光二极管或太阳光作激励源。一些新的固体激光器也有采用激光激励的。

固体激光器由于光源的发射光谱中只有一部分为工作物质所吸收,加上其他损耗,因而能量转换效率不高,一般在千分之几到百分之几之间。

固体激光器特性

固体激光器可作大能量和高功率相干光源。红宝石脉冲激光器的输出能量可达千焦耳级。经调Q和多级放大的钕玻璃激光系统的最高脉冲功率达10瓦。钇铝石榴石连续激光器的输出功率达百瓦级,多级串接可达千瓦。

固体激光器运用Q开关技术(见光调制),可以得到纳秒至百纳秒级的短脉冲,采用锁模技术可得到皮秒至百皮秒量级的超短脉冲。

由于工作物质的光学不均匀性等原因,一般固体激光器的输出为多模。若选用光学均匀性好的工作物质和采取精心设计谐振腔等技术措施,可得到光束发散角接近衍射极限的基横模(TEM00)激光,还可获得单纵模激光。

固体激光器应用趋势

固体激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途。它常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面。固体激光器还用作可调谐染料激光器的激励源。

固体激光器的发展趋势是材料和器件的多样化,包括寻求新波长和工作波长可调谐的新工作物质,提高激光器的转换效率,增大输出功率,改善光束质量,压缩脉冲宽度,提高可靠性和延长工作寿命等。