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1、工業(yè)激光的產(chǎn)生原理激光的中文名稱為“鐳射”，是它的英文名稱LASER的音譯，英文全稱LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation。工業(yè)使用的激光是如何產(chǎn)生的？本文會(huì)簡單介紹。關(guān)鍵詞：激光，YAG，YVO4，Laser激光的中文名稱為“鐳射”，是它的英文名稱LASER的音譯，英文全稱LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation。意思是“受激輻射的光放大”?！ 〖す獾漠a(chǎn)生原理：受激輻射基于偉大的科學(xué)家愛因斯坦在1916年提出的一套全新的理論。
2、當(dāng)原子系統(tǒng)受到外來的能量為的光子作用下，如果，則處于低能級(jí)上的原子由于吸收一個(gè)能量為的光子而受到激發(fā)，躍遷到高能級(jí)上去的過程。激光產(chǎn)生就是光的自激振蕩的過程，所謂光的自激振蕩是光在增益介質(zhì)內(nèi)傳播放大:光在傳輸過程中有不同的的損耗，當(dāng)增益和損耗達(dá)到平衡時(shí)光強(qiáng)不再增加或減少，并達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。只要激光放大器的長度足夠大，就可能成為一個(gè)自激振蕩器，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的激光振蕩。實(shí)際的激光振蕩器是將具有一定長度的光學(xué)放大器放置在由兩塊鍍有高反射率的反射鏡所構(gòu)成的光學(xué)諧振腔內(nèi)。如下圖所示，泵浦激發(fā)某種介質(zhì)形成放大器，光通過后鏡穿過傳輸介質(zhì)形成自激振蕩，然后穿
3、過前鏡形成激光。激光產(chǎn)生的三個(gè)前提條件有:第一，提供放大作用的增益介質(zhì)作為激光工作物質(zhì)，其激活粒子(原子、分子或離子)有適合于產(chǎn)生受激輻射的能級(jí)結(jié)構(gòu)；第二，有外界激勵(lì)源，使激光上下能級(jí)之間產(chǎn)生集居數(shù)反轉(zhuǎn)；第三，有激光諧振腔，使受激輻射的光能夠在諧振腔內(nèi)維持振蕩。按照激發(fā)介質(zhì)激光可以分為三大類：氣態(tài)，固態(tài)和液態(tài)。氣態(tài)以CO2為主，還有HE-NE（氦-氖）,和Ar(氬)氣。固態(tài)激光器為YAG（氧化鋁合成晶石）,YVO4(釩酸釔單晶)，和LD光纖。液態(tài)激光器為Dye,主要用于物理醫(yī)學(xué)方面。CO2激光器功率較小，而工業(yè)應(yīng)用大部分都是固態(tài)激光器。固態(tài)激光器
4、具有穩(wěn)定性高，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，YVO4的應(yīng)用比YAG更加受工業(yè)的青睞。YVO4是一種具有優(yōu)良物理光學(xué)性能的雙折射晶體材料。該晶體透光范圍寬，透過率高、雙折射系數(shù)大、并易于加工。因此，YVO4晶體被廣泛應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域，是光通信無源器件如光隔離器、旋光器、延遲器、偏振器中的關(guān)鍵材料。YVO4晶體是一種性能優(yōu)良的激光晶體，適于制造激光二極管泵浦特別是中低功率的激光器。YAG相比它對(duì)泵浦光有較高的吸收系數(shù)和更大的受激發(fā)射截面。激光二極管泵浦的YVO4高非線性系數(shù)的晶體配合使用，能夠達(dá)到較好的倍頻轉(zhuǎn)換效率，可以制成輸出近紅外、綠色、藍(lán)色到紫外線等類型的全
5、固態(tài)激光器。最簡單的光學(xué)諧振腔是在激活介質(zhì)兩端恰當(dāng)?shù)胤胖脙蓚€(gè)鍍有高反射率的反射鏡構(gòu)成。諧振腔的開放程度，閉腔、開腔、氣體波導(dǎo)腔。開放式光學(xué)諧振腔(開腔)通?？梢苑譃榉€(wěn)定腔、非穩(wěn)定腔；反射鏡形狀，球面腔與非球面腔，端面反射腔與分布反饋腔；反射鏡的多少，兩鏡腔與多鏡腔，簡單腔與復(fù)合腔。固體激光器的工作物質(zhì)通常具有比較高的折射率，因此在側(cè)壁上將發(fā)生大量的全反射。如果腔的反射鏡緊貼激光棒的兩端，則在理論上分析這類腔時(shí)，應(yīng)作為介質(zhì)腔來處理。半導(dǎo)體激光器是一種真正的介質(zhì)波導(dǎo)腔。這類光學(xué)諧振腔稱為閉腔。這是激光技術(shù)歷史上最早提出的平行平面腔（F-P腔）。后來又
6、廣泛采用了由兩塊具有公共軸線的球面鏡構(gòu)成的諧振腔。從理論上分析這些腔時(shí)，通常認(rèn)為側(cè)面沒有光學(xué)邊界，因此將這類諧振腔稱為開放式光學(xué)諧振腔，簡稱開腔。另一類光腔為氣體波導(dǎo)激光諧振腔，其典型結(jié)構(gòu)是一段空心介質(zhì)波導(dǎo)管兩端適當(dāng)位置放置反射鏡。這樣，在空心介質(zhì)波導(dǎo)管內(nèi)，場服從波導(dǎo)中的傳播規(guī)律，而在波導(dǎo)管與腔鏡之間的空間中，場按與開腔中類似的規(guī)律傳播。光學(xué)正反饋?zhàn)饔茫菏沟谜袷幑馐谇粌?nèi)行進(jìn)一次時(shí)，除了由腔內(nèi)損耗和通過反射鏡輸出激光束等因素引起的光束能量減少外，還能保證有足夠能量的光束在腔內(nèi)多次往返經(jīng)受激活介質(zhì)的受激輻射放大而維持繼續(xù)振蕩。影響諧振腔的光學(xué)反饋?zhàn)?/p>
7、用的兩個(gè)因素：組成腔的兩個(gè)反射鏡面的反射率；反射鏡的幾何形狀以及它們之間的組合方式。產(chǎn)生對(duì)振蕩光束的控制作用：改變腔的參數(shù)如：反射鏡、幾何形狀、曲率半徑、鏡面反射率及配置。1.有效地控制腔內(nèi)實(shí)際振蕩的模式數(shù)目，獲得單色性好、方向性強(qiáng)的相干光；2.可以直接控制激光束的橫向分布特性、光斑大小、諧振頻率及光束發(fā)散角；3.可以控制腔內(nèi)光束的損耗，在增益一定的情況下能控制激光束的輸出功率；通過了解諧振腔的特性，來正確設(shè)計(jì)和使用激光器的諧振腔，使激光器的輸出光束特性達(dá)到應(yīng)用的要求。激光主要包括以下四個(gè)特點(diǎn)：1.定向發(fā)光；2.亮度極高；3.顏色極純；4.能量密
8、度極大。在激光發(fā)明前，人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度最高，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過氙燈的幾百億倍。因?yàn)榧す獾牧炼葮O高，所以能夠照亮
