激光器是一种能够产生激光——一种特殊类型的光线——的设备。激光光束的特点是单色性(波长单一)、相干性(光波之间有固定的相位关系)和方向性(光束发散度很低)。激光器的核心组成部分包括激光工作物质、泵浦源(激励系统)和光学谐振腔。
激光器的基本工作原理:
1. 激光工作物质:这是激光产生的基础,可以是气体、固体、液体或半导体材料。在激光工作物质中,通过泵浦过程创建一个粒子数反转的状态,即高能级上的粒子数超过低能级,这是产生激光的必要条件。
2. 泵浦源:提供能量以激发激光工作物质中的粒子至激发态。泵浦方式可以是电激发、光激发或其他方式。
3. 光学谐振腔:由两面镜子(部分反射和全反射或高反射)组成,用以在工作物质内引导和放大光束,同时选择性地允许特定波长的光通过其中一个镜子输出,形成高度定向和相干的激光束。
激光器的种类:
1. 固体激光器:使用固态材料(如掺杂了特定离子的晶体或玻璃)作为激光工作物质。例如,掺钕的钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器常用于医疗、工业切割和打标等领域。
2. 气体激光器:以气体为工作物质,如二氧化碳(CO2)激光器、氦-氖(He-Ne)激光器等。CO2激光器因其高功率和能力适用于切割和焊接金属而闻名,He-Ne激光器则以其优秀的光束质量用于精密测量和医学。
3. 半导体激光器(激光二极管):利用半导体材料(如镓砷化物)产生激光。它们体积小、效率高,广泛应用于光纤通信、光盘读写、激光打印和指示器等。
4. 光纤激光器:以掺杂稀土元素(如铒、镱)的光纤作为增益介质。光纤激光器具有高效率、优秀的光束质量和高功率输出,适用于精密制造、激光切割和医疗手术。
5. 染料激光器:使用有机染料溶解在溶剂中作为增益介质。这类激光器能够产生宽范围的波长,且通常可调谐,适用于科学研究、医疗治疗和艺术领域。
6. 自由电子激光器:这是一种较新型的激光器,不依赖于固定的物质状态作为工作介质,而是利用高速电子通过周期磁场(称为“自由电子共振器”)时产生的同步辐射来产生激光。自由电子激光器能够在从远红外到X射线的宽广波长范围内工作,特别适合于科学研究和材料处理。
CTNT中为检验激光器性能测试项目和标准介绍:
序号 | 参数指标 | 国内测试标准 | 国际测试标准 |
1, |
| GB/T 26599.1; |
|
2, | 束腰位置 | GB/T 26599.1; | ISO 11146 -1 |
3, | 瑞利长度 | GB/T 26599.1 | ISO 11146 -1 |
4, |
| GB/T 26599.1; |
|
5, | 椭圆度 | GB/T 26599.1 | ISO 11146 -1 |
6, | 激光模式 | GB/T 13739 | ISO 11146 -1 |
7, | 光束质量因子 M2 | GB/T 26599.1 | ISO 11146 -1 |
8, | 光束指向和位置稳定度 | GB/T 27662 | ISO 11670 |
9, | 中心波长 | GB/T 15175; | ISO 13695 |
10, | 峰值波长 | GB/T 15175; | ISO 13695 |
11, | 光谱宽度 | GB/T 15175; | ISO 13695 |
12, | 光谱线宽 | GB/T 15175 | ISO 13695 |
13, | 波长稳定性 | GB/T 15175 | ISO 13695 |
14, | 连续功率 | GB/T 15175; | ISO 11554 |
15, | 功率及能量稳定性 | GB/T 15175; | ISO 11554 |
16, | 功率及能量密度 | GB/T 15175; | ISO 11554 |
17, | 功率密度分布 | YY/T 0756 -2009 | ISO 13694 |
18, | 偏振度 | GB/T 15175; | ISO 12005 |
19, |
| GB/T 15175; |
|
20, |
| GB/T 15175; |
|
21, | 脉冲时间稳定性 | GB/T 15175 | ISO 11554 |
22, | 快轴和慢轴发散角 | GB/T 31359 | - |
23, | 光强分布 | GB/T 31359 | - |
24, | 标称眼危害距离 NOHD | GB/T 41643; | IEC 60825 -1 |
25, | 激光安全等级 | GB 7247.1 | IEC 60825 -1 |