固體激光器的種類有哪些

 

　　隨著固體激光器技術多年的成長積累，現在固體激光器的類型更是各種各樣都有，但是最經常使用的主要還是泵浦源為紅寶石、摻釹釔鋁石榴石、二極管的固體激光器以及可調諧固體激光器等這幾類。

 

　　紅寶石激光器

 

　　紅寶石激光器（Cr3+：Al2O3）是摻有少量Cr3+離子的藍寶石（Al2O3），紅寶石激光器的工作物質是紅寶石晶體（Cr3+：Al2O3），其中Cr3+是發光的激活粒子，它屬于三能級系統，決定著輸出激光的光譜特性;而Al2O3是基質晶體。

 

　　這類固體激光器具有如下的優點：

 

　　①激光器機械硬度大、穩定性較好，能夠接受功率密度較大的激光，而且生產的光的尺寸也較大;

 

　　②使用時間長，內存大，能夠有大能量的激光發射;

 

　　③激光頻譜較大，能夠輕易的獲得高能量的單膜;

 

　　④它的性能穩定、可以輸出波長為400~760nm的光。

 

　　當然任何事物都有兩面性，這類固體激光器也難免會有缺點：首先它是三能級的構造，因此它所需要構建的閾值較大;其次紅寶石的特性目標對于溫度非常的敏感;然后，對于它的激發頻率比較低，這就導致了它能夠長時間的工作;發散角輸出通常在三到十毫弧這個范圍內，稍微偏大。

 

　　摻釹釔鋁石榴石激光器

 

　　摻釹釔鋁石榴石激光器（Nd3+：YAG）是四能級系統的激光器，它的工作效率較高，使用時間長以及工作的閾值較低，輸出的波長較低，所以能夠長時間的進行工作。它的結構與前面那種固體激光器的構造根本上是一致的。由于它的工作物質和與其對應的光泵不同，所以能夠實現長時間的工作。

 

　　這類固體激光器的晶體是以YAG為基礎材質，混入適當的Nd3+共同組成了晶體結構。這種晶體有許多優良特性，例如：熱的傳導效率較快，這樣就對激光器的連續工作創造了非常好的基礎;三價稀土離子的釔鋁石榴石晶體具有1970℃的熔點，能夠承受較大的輻射;它的熒光寬度僅為6.5cm，所以它的工作閾值較小;熒光量子的工作效率可近似接近于1，成為了現在的固體激光器內極其優秀的工作物質。

 

　　摻釹釔鋁石榴石激光器通常把氪燈當作是泵浦光源。氪燈與氙燈的構造基本相同，區別是它的燈管內充有大氣壓為2到4的氪氣。

 

　　摻鉺釔鋁石榴石激光器

 

　　摻鉺釔鋁石榴石激光器（Er：YAG）的波長比較獨特，引起了科學家的廣泛關注，并且在醫學應用方面也取得了較大的應用，對于未來的發展有很好的前景。

 

　　這類固體激光器的基本結構與Nd3+：YAG固體激光器基本結構相似，通常采用脈沖氙燈泵浦，聚光腔為鍍銀的單橢圓柱腔或雙橢圓柱腔，但是它的光學元件必須與水蒸氣隔離（不隔離激光束將破壞），因此需要將激光器密閉在干燥的容器之中。

 

　　摻鉺釔鋁石榴石激光器具有較高的光學性能、較小的損耗，而且激光輸出方面比較的高，物理化學性能較穩定，能特別高效的去掉硬組織。

 

　　可調諧固體激光器

 

　　可調諧固體激光器也具備了比較多的優異的特點：它的內存較大，能夠使儲存時間較大;其使用時間長;閃光燈或者二極管泵浦時效果非常明顯;在調形下也能夠正常運轉;產生光束性能好，并且諧波的產生能力也較好。

 

　　可調諧固體激光器指的是在一定范圍內，能夠使輸出波長連續改變的固體激光器，我們可以將它分為兩類：一類是色心激光器;一類是用摻過渡族金屬離子的激光晶體制作的可調諧激光器。

 

　　前者是指工作物質為有色心的晶體，這種色心是由于正負離子的缺失造成的。它的熒光線寬因為晶體振蕩的干擾而使得其寬度較大。色心激光器調諧范圍寬為0.6～3.65微米，線寬窄，但是大部分都只能在低溫下工作。激光晶體主要包括金綠寶石、Cr:GSGG和摻鈦藍寶石等，其中性能最好的固體可調諧材料是鈦藍寶石。