– 自由电子激光器 • 激光运转方式:
– 连续 – 脉冲
• 单脉冲 • 重复频率 • 准连续
• 激光调制方式
– 自由运转 – 调Q – 锁模
1. 固体激光器
分为晶体和玻璃两类，在基质材料中掺入激活离 子而制成。
目前已实现激光振荡的不同基质——掺杂体系的 工作物质有200多种，但是，性能好，使用广泛的主 要有下面三种。
多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。
原因：通常气体气压低，单位体积内粒子 数少。
（1）氦-氖激光器
工作物质：氦氖混合气体
激光由氖原子发射，氦气起改善气体放电条件， 提高激光器输出功率的作用。
输出波长：常用的为 =632.8nm
根据选择的工作条件激光器可以输出近红外、 红光、黄光、绿光。
（=3.39μm ；=1.15μm）
脉冲放电激励输出紫外光，峰值功率可达数十兆瓦， 脉宽小于10nS，重复频率数十Hz~数千Hz，主要用作染 料激光器的泵浦源，也可用于光谱分析、检测、医学及 光化学方面。常见波长：337.1nm、357.7nm
氮分子激光器VSL337ND-S Nitrogen Laser
3. 半导体激光器
由不同组分的半导体材料做光器
3900S CW Tunable Ti:sapphire Laser
The high-performance, tunable, solid state IR laser
输出波长从675到1100nm 由Ar laser或LD泵浦532nm激光器泵浦 TEM00输出功率可达3.5W cw
（2）CO2 激光器
工作物质： CO2 、He、N2、Xe的混合气体 激光由CO2分子发射，其它气体协助改善激 光器的工作条件，提高激光器输出功率水平和使用 寿命。
输出波长： =10.6μm
CO2 激光器是输出 功率最高的气体激光 器，有连续输出50kW； 脉冲输出1012W的激光 器。
（3）氩离子气体激光器 输出波长： =488nm； =514.5 nm ；
俄罗斯PLASMA公司的氦 镉激光器
铜蒸气激光器
一般通过电子碰撞激励，两条主要的工作谱线是 波长510.5nm的绿光和578.2nm的黄光，典型脉冲宽度 10～50nS，重复频率可达100KHz。当前水平一个脉冲 的能量为1mJ左右。这就是说，平均功率可达100W，而 峰值功率则高达100KW。
（3）氮分子激光器
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溶于甲醇或者乙二醇。
工作原理
• 将充有染料溶液盒放 置于激光腔内，提供 泵浦，产生激光。
• 用光栅代替反射镜。 激发辐射带宽降低到 0.5 Å，可以让激光 在整个荧光带范围内 调节。
• 泵浦可以用闪光灯来 实现，得到的激光脉 宽1ms，峰值功率几 kW，重复频率1Hz。 也可以用固定波长激 光器泵浦。
温州大学研究生课程 激光先进制造技术
第2章 典型激光器介绍
2013年秋·机电工程学院
典型激光器
1、 常见激光器概述
激光器的分类
已记录到的激光振荡波长有一万种以上。
• 按激光工作介质：
• 按化学组成：
– 固体激光器 (光纤激光器）
– 气体激光器 – 半导体激光器 – 染料激光器
– 原子激光器 – 分子激光器 – 离子激光器 – 自由电子激光器 – 准分子激光器
光纤耦合（尾纤型-pigtail package）半导体激 光器件
ProLite型光纤耦合单发射激光器
4、液体激光器
❖ 以某种有机染料溶解于一定溶剂中作为激活介质 的激光器
优点： ❖ 波长可调谐，调谐范围宽 ❖ 光谱分辨率高 ❖ 结构简单 ❖ 价格便宜 ❖ 稳定性差
若丹明6G（Rhodamine 6G）
工作方式：连续、脉冲 发 散 角 ： 10-3rad，一般为多模输出；
泵浦功率>阈值10~20%→单模
（3）掺钕钇铝石榴石（ Nd :YAG）
工作物质：YAG晶体内掺进稀土元素钕 输出波长： = 1064nm、914nm、1319nm 工作方式：连续、高重复率脉冲
因可掺进较高浓度的钕，故工作物质单位体积能提供较高 的激光功率，激光器也可作的比较小，若半导体激光器作泵浦 源的器件体积更小。
特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有 效使用时间超过10万小时。
输出波长范围：紫外、可见、红外 输出功率：mW、W、kW。
DFB半导体激光器示意图 DBR半导体激光器示意图
垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）
量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs) 基于电子在半导体量 子阱中导带子带间跃 迁和声子辅助共振隧 穿原理的新型单极半 导体器件。
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Dye laser output curves of some common laser dyes
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5、自由电子激光器
（1）钕玻璃激光器 在玻璃中掺入稀土元素钕做工作物质
= 1.053 μm
由于可获得大体积均匀性良好的钕玻璃，因而可制成大 型器件，获得高能量和功率的激光，现已制成输出功率 1014W激光器。
（2）红宝石激光器 工作物质：红宝石晶体
输出波长： 输出线宽：
694.3nm 0.01 ~ 0.1nm
在可见光区输出功率最高，输出功率从几瓦~几百瓦。 氩/氪离子激光器，Stabilite 2017 Argon/Krypton Ion Laser
氦-镉激光器
以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续 谱线，即波长为325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝 光，典型输出功率分别为1～25mW和1～100mW。主 要应用领域包括活字印刷、血细胞计数、集成电 路芯片检验及激光诱导荧光实验等。
Applications
Spectroscopy 光谱学 Fiber laser research 光纤激光器研究 Telecommunications research 远程通信研究 Semiconductor studies 半导体研究
2. 气体激光器
工作物质:各种混合气体，光学均匀性好。 气体激光器在单色性、光束稳定性方面比固体、半 导体、液体激光器优越。 谱线已达数千种 (160nm~4mm) 工作方式：连续运转（大多数）