激光器工作原理.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,激光打标机的工作原理,深圳市大族激光科技股份有限公司,2011,年,5,月,31,日,1,固体激光打标机种类,1,、灯泵浦激光打标机；,2,、侧面泵浦 激光打标机；,3,、端面泵浦 激光打标机；,4,、光纤激光打标机；,5,、紫外光、绿光打标机；,2,激光打标原理,3,激光产生原理,一,物质与光相互作用的规律,光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。,1.,受激吸收（简称吸收）,处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。,2.,自发辐射,粒子受到激发而进入的高能态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级（,E2,）向低能级（,E1,）跃迁，同时辐射出能量为（,E2-E1,）的光子，光子频率,=,（,E2-E1,）,/h,。这种辐射过程称为自发辐射。众多原子以自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态、传播方向上的一致，是物理上所说的非相干光。,3.,受激辐射、激光,自发辐射外，处于高能级,E2,上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为,=,（,E2-E1,）,/h,的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级,E2,跃迁到能级,E1,，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为,受激辐射,。,可以设想，如果大量原子处在高能级,E2,上，当有一个频率,=,（,E2-E1,）,/h,的光子入射，从而激励,E2,上的原子产生受激辐射，得到两个特征完全相同的光子，这两个光子再激励,E2,能级上原子，又使其产生受激辐射，可得到四个特征相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。,4,二,粒子数反转,当频率一定的光射入工作物质时，受激辐射和受激吸收两过程同时存在，受激辐射使光子数增加，受激吸收却使光子数减小。物质处于热平衡态时，粒子在各能级上的分布，遵循平衡态下粒子的统计分布律。按统计分布规律，处在较低能级,E1,的粒子数必大于处在较高能级,E2,的粒子数。这样光穿过工作物质时，光的能量只会减弱不会加强。要想使受激辐射占优势，必须使处在高能级,E2,的粒子数大于处在低能级,E1,的粒子数。这种分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子数反转分布，简称粒子数反转。,如何从技术上实现粒子数反转是产生激光的必要条件,。,5,灯泵浦激光器结构原理,6,侧泵浦激光器结构原理,7,端面泵浦激光器结构原理,8,紫外激光器原理,单端端面泵浦腔内三次谐波产生方法。采用单端端面泵浦方式，泵浦光源经聚焦系统聚焦到激光晶体中，在谐振腔内形成红外光，作为基波。基波在谐振腔中振荡，经过一个非线性晶体腔内倍频产生二次谐波。二次谐波和基波共同作用到另一个非线性晶体中腔内和频产生三次谐波。三次谐波通过镜片反射或者透射方式从谐振腔输出。该种方法产生的三次谐波模式为,TEM00,模，整套系统光,-,光转换效率高于,10%,。,9,紫外激光器结构,10,光纤激光器的工作原理,1,基本构造,11,一，光纤激光器的基本原理,2,，工作介质,用双包层光纤作为工作介质，应具有以下特点：,掺有多种稀土元素的离子（镱，铈,）,结构复杂（截面多为,D,型或梅花型）,耐高辐射（峰值,20,000W,）,12,一，光纤激光器的基本原理,3,，泵浦系统,采用杈纤熔接耦合侧泵，无光学元件,多个宽面,多模,高功率的,LD,作为泵浦源,便于,LD,的散热,提高寿命。,13,Q&A,14,