激光器的主要特点

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描述

  激光的特点

  (1)激光的高亮度:一般规律认为,光源在单位面积上向某一方向的单位立体角内发射的功率,就称为光源在该方向上的亮度。激光在亮度上的提高主要是靠光线在发射方向上的高度集中。激光的发射角极小(一般用毫弧度表示),它几乎是高度平等准直的光束,能实现定向集中发射。因此,激光有高亮度性。固体激光器的亮度更可高达 1011W/cn2Sr 。不仅如此,一束激光经过聚焦后,由于其高亮度性的特点,能产生强烈的热效应,其焦点范围内的温度可达数千度或数万度,能熔化甚至于气化对激光有吸收能力的生物组织或非生物材料。

  (2)激光的高方向性:激光的高方向性使其能在有效地传递较长距离的同时,还能保证聚焦得到极高的功率密度,激光器发射的激光,天生就是朝一个方向射出,光束的发散度极小,大约只有0.001弧度,接近平行。1962年人类第一次使用激光照射月球,地球离月球的距离约38万公里,这两点都是激光加工的重要条件。

  (3)激光的高单色性:光的颜色由光的波长(或频率)决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间,对应的颜色从红色到紫色共7种颜色,所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源,它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源,只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一,但仍有一定的分布范围。

  (4)激光的高相干性:相干性是一切波动现象的属性。光具有波粒二象性,也就是说微观来看,由光子组成,具有粒子性;但是宏观来看又表现出波动性。光有波动性,因此也有相干性。

  激光器的主要特点

  (1) 光束质量好,具有非常好的单色性、方向性和稳定性;

  (2) 光纤既是激光增益介质又是光的导波介质,因此泵浦光的祸合效率相当的高,纤芯直径小,纤内易形成高功率密度,加之光纤激光器能方便地延长增益长度,以便使泵浦光充分吸收,而使总的光一光转换效率超过60%;

  (3) 基质材料是Si02,具有极好的温度稳定性;而光纤的圆柱形结构具有较高的表面积/体积比,散热快,环境温度允许在-20-+7000C,它的工作物质的热负荷相当小,无需冷却系统,能产生高亮度和高峰值功率,己达140毫瓦/平方厘米;

  (4) 体积小,结构简单,工作物质为柔性介质,可设计得相当小巧灵活,使用方便,易于系统集成,性价比高;

  (5) 作为激光介质的掺杂光纤,掺杂稀土离子拥有极为丰富的能级结构,能级跃迁覆盖了从紫外到红外很宽的波段,可实现激光振荡的跃迁能级很多。可在很宽光谱范围内(455-3500nm)设计运行,加之玻璃光纤的荧光谱相当宽,插入适当的波长选择器即可得到可调谐光纤激光器,调谐范围己达80nm;

  (6) 硅光纤的工艺现在已经非常成熟,因此可以制作出高精度,低损耗的光纤,大大降低激光器的成本。

  (7) 与常规传输光纤在材料和几何尺寸上具有自然的通融性和兼容性,因此易于进行光纤集成,祸合损耗低,使用方便。

  (8) 可在恶劣的环境条件下工作,如高冲击、高震动、高温度等。

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