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    深圳市大宏激光設備有限公司
    Shenzhen Dahong laser equipment Co., Ltd

    激光器簡介

    瀏覽: 作者: 來源: 時間:2020-11-11 分類:行業新聞
    1978年,半導體激光器開始應用于光纖通信系統,半導體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規模集成電路平面工藝組成光電子系統.由于半導體激光器有著超小型高效率和高速工作的優異特點,所以這類器件的發展,一開始就和光通信技術緊密結合在一起,它在光通信光變換光互連并行光波系統光信息處理和光存貯光計算機外部設備的光禍合等方面有重要用途.半導體激光器的問世極大地推動了信息光電子技術的發展,到如今,它是當前光通信領域中發展最快最為重要的激光光纖通信的重要光源.半導體激光器再加上低損耗光纖,對光纖通信產生了重大影響,并加速了它的發展.因此可以說,沒有半導體激光器的出現,就沒有當今的光通信.GaAsGaAlA

    能發射激光的裝置。按工作介質分,激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器染料激光器4大類。近來還發展了自由電子激光器。

     

    氣體激光器

    介質是氣體的激光器,此種激光器通過放電得到激發。

    氦氖激光器:最重要的紅光放射源(632.8 nm)。

    二氧化碳激光器:波長約10.6 μm(紅外線),重要的工業激光。

    一氧化碳激光器:波長約6-8 μm(紅外線),只在冷卻的條件下工作。

    氮氣激光器:337.1 nm (紫外線)。

    氬離子激光器:具有多個波長,457.9 nm (8%)丶476.5 nm (12%)丶488.0 nm (20%)丶496.5 nm (12%)丶501.7 nm (5%)丶514.5 nm (43%)(由藍光到綠光)。

    氦鎘激光器:最重要的藍光(442nm)和近紫外激光源(325nm)。

    氪離子激光器:具有多個波長,350.7nm丶356.4nm丶476.2nm丶482.5nm丶520.6nm丶530.9nm丶586.2nm丶647.1nm (最強)丶676.4nm丶752.5nm丶799.3nm (從藍光到深紅光)。

    氧離子激光器

    氙離子激光器

    混合氣體激光器:不含純氣體,而是幾種氣體的混合物(一般為氬丶氪等)。

    準分子激光器:比如KrF (248 nm)丶XeF (351-353 nm)丶ArF (193 nm)丶XeCl (308 nm)丶F2 (157 nm) (均為紫外線)。

    金屬蒸汽激光器:比如銅蒸汽激光器,波長介於510.6-578.2 nm之間。由於很好的加強性,可以不用諧振鏡。

    金屬鹵化物激光器:比如溴化銅激光器,波長介於510.6-578.2 nm之間。由於很好的加強性,可以不用諧振鏡。

    化學激發激光器是一種特殊的形式。激發通過媒介中的化學反應來進行。媒介是一次性的,使用後就被消耗掉了。對於高功率的條件及軍事領域是非常理想的。

    鹽酸激光器

    碘激光器

    固體激光器

    介質是固體的激光器,此種工作物質通過燈丶半導體激光器陣列丶其他激光器光照泵浦得到激發。熱透鏡效應是大多數固體激光器的一項缺陷。

    紅寶石激光器:世界上第一臺激光器,1960年7月7日,美國青年科學家梅曼宣布世界上第一臺激光器由誕生,這臺激光器就是紅寶石激光器,工作波長一般為6943,工作狀態是單次脈沖式,每脈沖在1ms量級,輸出能量為焦耳數量級。

    Nd:YAG(摻釹釔鋁石榴石):最常用的固體激光器,工作波長一般為1064nm,這一波長為四能級系統,還有其他能級可以輸出其他波長的激光。

    Nd:YVO4(摻釹釩酸釔):低功率應用最廣泛的固體激光器,工作波長一般為1064nm,可以通過KTP,LBO非線性晶體倍頻後產生532nm綠光的激光器。

    Yb:YAG(摻鐿釔鋁石榴石):適用於高功率輸出,這種材料的碟片激光器在激光工業加工領域有很強優勢。

    藍寶石激光器:具有較寬的波長調節范圍(670nm~1200nm)

    液體激光器

    液體激光器的工作物質分為兩類:一類為有機化合物液體(染料),另一類為無機化合物液體。其中染料激光器是液體激光器的典型代表。常用的有機染料有四類:吐噸類染料、香豆素類激光染料、花菁類染料。
      染料激光器多采用光泵浦,主要有激光泵浦和閃光燈泵浦兩種形式。
      液體激光器的波長覆蓋范圍為紫外到紅外波段(321nm~1.168um),通過倍頻技術還可以將波長范圍擴展至真空紫外波段。激光波長連續可調是染料激光器最重要的輸出特性。器件特點是結構簡單、價格低廉。染料溶液的穩定性比較差,是這類器件的不足。
      染料激光器主要應用于科學研究、醫學等領域,如激光光譜光、光化學、同位素分離、光生物學等方面。

    半導體激光器

    纖綠半導體激光模組

    半導體激光器也稱為半導體激光二極管,或簡稱激光二極管(Laser Diode,LD)。由于半導體材料本身物質結構的特異性以及半導體材料中電子運動規律的特殊性,使半導體激光器的工作特性具有其特殊性。
      半導體激光器是以一定的半導體材料做工作物質而產生受激發射作用的器件。.其工作原理是通過一定的激勵方式,在半導體物質的能帶(導帶與價帶)之間,或者半導體物質的能帶與雜質(受主或施主)能級之間,實現非平衡載流子的粒子數反轉,當處于粒子數反轉狀態的大量電子與空穴復合時,便產生受激發射作用。半導體激光器的激勵方式主要有三種,即電注入式,光泵式和高能電子束激勵式。電注入式半導體激光器,一般是由砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等等材料制成的半導體面結型二極管,沿正向偏壓注入電流進行激勵,在結平面區域產生受激發射。光泵式半導體激光器,一般用N型或P型半導體單晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物質,以其他激光器發出的激光作光泵激勵.高能電子束激勵式半導體激光器,一般也是用N型或者P型半導體單晶如PbS,CdS,ZhO等)做工作物質,通過由外部注入高能電子束進行激勵。在半導體激光器件中,性能較好,應用較廣的是具有雙異質結構的電注入式GaAs二極管激光器。
      半導體激光器采用注入電流方式泵浦。
      

    纖綠半導體激光手電

    半導體激光器波長覆蓋范圍為紫外至紅外波段(300nm~十幾微米),其中1.3um與1.55um為光纖傳輸的兩個窗口。半導體激光器具有能量轉換效率高、易于進行高速電流調制、超小型化、結構簡單、使用壽命才長等突出特點。
      半導體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器,由于它的波長范圍寬,制作簡單、成本低、易于大量生產,并且由于體積小、重量輕、壽命長,因此,品種發展快,應用范圍廣,已超過300種,半導體激光器的最主要應用領域是Gb局域網,850nm波長的半導體激光器適用于)1Gh/。局域網,1300nm -1550nm波長的半導體激光器適用于1OGb局域網系統.半導體激光器的應用范圍覆蓋了整個光電子學領域,已成為當今光電子科學的核心技術.半導體激光器在激光測距、激光雷達、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導跟蹤、引燃引爆、自動控制、檢測儀器等方面獲得了廣泛的應用,形成了廣闊的市場。1978年,半導體激光器開始應用于光纖通信系統,半導體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規模集成電路平面工藝組成光電子系統.由于半導體激光器有著超小型、高效率和高速工作的優異特點,所以這類器件的發展,一開始就和光通信技術緊密結合在一起,它在光通信、光變換、光互連、并行光波系統、光信息處理和光存貯、光計算機外部設備的光禍合等方面有重要用途.半導體激光器的問世極大地推動了信息光電子技術的發展,到如今,它是當前光通信領域中發展最快、最為重要的激光光纖通信的重要光源.半導體激光器再加上低損耗光纖,對光纖通信產生了重大影響,并加速了它的發展.因此可以說,沒有半導體激光器的出現,就沒有當今的光通信.GaAs/GaAlA。雙異質結激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源,如今,凡是長距離、大容量的光信息傳輸系統無不都采用分布反饋式半導體激光器(DFB一LD).半導體激光器也廣泛地應用于光盤技術中,光盤技術是集計算技術、激光技術和數字通信技術于一體的綜合性技術.是大容t.高密度、快速有效和低成本的信息存儲手段,它需要半導體激光器產生的光束將信息寫人和讀出。

    激勵方式

    ①光泵式激光器。指以光泵方式激勵的激光器,包括幾乎是全部的固體激光器和液體激光器,以及少數氣體激光器和半導體激光器。②電激勵式激光器。大部分氣體激光器均是采用氣體放

    激光器

    電(直流放電、交流放電、脈沖放電、電子束注入)方式進行激勵,而一般常見的半導體激光器多是采用結電流注入方式進行激勵,某些半導體激光器亦可采用高能電子束注入方式激勵。③化學激光器。這是專門指利用化學反應釋放的能量對工作物質進行激勵的激光器,反希望產生的化學反應可分別采用光照引發、放電引發、化學引發。④核泵浦激光器。指專門利用小型核裂變反應所釋放出的能量來激勵工作物質的一類特種激光器,如核泵浦氦氬激光器等。

    運轉方式

    由于激光器所采用的工作物質、激勵方式以及應用目的的不同,其運轉方式和工作狀態亦相應有所不同,從而可區分為以下幾種主要的類型。①連續激光器,其工作特點是工作物質的激勵和相應的激光輸出,可以在一段較長的時間范圍內以連續方式持續進行,以連續光源激勵的固體激光器和以連續電激勵方式工作的氣體激光器及半導體激光器,均屬此類。由于連續運轉過程中往往不可避免地產生器件的過熱效應,因此多數需采取適當的冷卻措施。②單次脈沖激光器,對這類激光器而言,工作物質的激勵和相應的激光發射,從時間上來說均是一個單次脈沖過程,一般的固體激光器、液體激光器以及某些特殊的氣體激光器,均采用此方式運轉,此時器件的熱效應可以忽略,故可以不采取特殊的冷卻措施。③重復脈沖激光器,這類器件的特點是其輸出為一系列的重復激光脈沖,為此,器件可相應以重復脈沖的方式激勵,或以連續方式進行激勵但以一定方式調制激光振蕩過程,以獲得重復脈沖激光輸出,通常亦要求對器件采取有效的冷卻措施。④調Q激光器,這是專門指采用一定的 開關

    激光器

    技術以獲得較高輸出功率的脈沖激光器,其工作原理是在工作物質的粒子數反轉狀態形成后并不使其產生激光振蕩 (開關處于關閉狀態),待粒子數積累到足夠高的程度后,突然瞬時打開 開關,從而可在較短的時間內(例如10~10秒)形成十分強的激光振蕩和高功率脈沖激光輸出(見技術'" class=link>激光調 技術)。⑤鎖模激光器,這是一類采用鎖模技術的特殊類型激光器,其工作特點是由共振腔內不同縱向模式之間有確定的相位關系,因此可獲得一系列在時間上來看是等間隔的激光超短脈沖(脈寬10~10秒)序列,若進一步采用特殊的快速光開關技術,還可以從上述脈沖序列中選擇出單一的超短激光脈沖(見激光鎖模技術)。⑥單模和穩頻激光器,單模激光器是指在采用一定的限模技術后處于單橫模或單縱模狀態運轉的激光器,穩頻激光器是指采用一定的自動控制措施使激光器輸出波長或頻率穩定在一定精度范圍內的特殊激光器件,在某些情況下,還可以制成既是單模運轉又具有頻率自動穩定控制能力的特種激光器件(見激光穩頻技術)。⑦可調諧激光器,在一般情況下,激光器的輸出波長是固定不變的,但采用特殊的調諧技術后,使得某些激光器的輸出激光波長,可在一定的范圍內連續可控地發生變化,這一類激光器稱為可調諧激光器(見激光調諧技術)。

    波段范圍

    根據輸出激光波長范圍之不同,可將各類激光器區分為以下幾種。①遠紅外激光器,輸出波長范圍處于25~1000微米之間, 某些分子氣體激光器以及自由電子激光器的激光輸出即落入這一區域。②中紅外激光器,指輸出激光波長處于中紅外區(2.5~25微米)的激光器件,代表者為CO2分子氣體激光器(10.6微米)、 CO分子氣體激光器(5~6微米)。③近紅外激光器,指輸出激光波長處于近紅外區(0.75~2.5微米)的激光器件,代表者為摻釹固體激光器(1.06微米)、CaAs半導體二極管激光器(約

    激光器

    0.8微米)和某些氣體激光器等。④可見激光器,指輸出激光波長處于可見光譜區(4000~7000?;?.4~0.7微米)的一類激光器件,代表者為紅寶石激光器 (6943埃)、 氦氖激光器(6328埃)、氬離子激光器(4880埃、5145埃)、氪離子激光器(4762埃、5208埃、5682埃、6471埃)以及一些可調諧染料激光器等。⑤近紫外激光器,其輸出激光波長范圍處于近紫外光譜區(2000~4000埃),代表者為氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)準分子激光器(3511埃、3531埃)、 氟化氪(KrF)準分子激光器(2490埃)以及某些可調諧染料激光器等。⑥真空紫外激光器,其輸出激光波長范圍處于真空紫外光譜區(50~2000埃)代表者為(H)分子激光器 (1644~1098埃)、氙(Xe)準分子激光器(1730埃)等。⑦X射線激光器, 指輸出波長處于X射線譜區(0.01~50埃)的激光器系統,軟X 射線已研制成功,但仍處于探索階段。

     


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