激光技术指南.pdf

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1、激光技术指南基础知识篇什么是激光？学习激光的原理激光器的构造学习激光的相关知识激光自发明以来以惊人的速度不断发展，目前以通信行业为首，被广泛应用于建筑、制造业、医疗、军事等各种领域。然而，激光包括很多种类，并且具备各种不同的“特性”。我们需要根据目的区分使用这些激光，因此，掌握这些激光“特性”就显得至关重要。在“基础知识篇”中，将为您讲解激光的定义、构造上的差异、以及会对刻印和加工产生何种影响。21.什么是激光？LASER是由LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation（光受激辐射放大）的各首字母组激光（LASER）的定义成

2、的缩写词。Laser为人工光源，具有与自然光不同的特性，因此开发成实用技术被广泛应用于各种领域。2.激光的用途激光可直线传播到很远，并且可聚集在较小范围等，人们活用这些特性，广泛应用激光。激光市场不断扩大，正在帮助制造业提高生产效率和品质。加工产业汽车产业食品产业医疗产业3.关于激光的特性激光具有与自然光迥异的以下特点。1：单色性自然光包含从紫外线到红外线等多种波长的光。相对而言，激光为单一波长的光，其特性称之为单色性。单色性的优点在于可提高光学设计的灵活性。光的折射率因波长不同而产生变化，自然光穿过镜头时，会因内含不同种类的波长，而产生扩散现象。这种现象称为色差。另一方面，

3、激光为单一波长的光，只会朝相同方向折射。例如，摄像头的镜头需要具备可校正因颜色导致的失真的设计，波长不一波长固定但激光仅需考虑该波长即可，因此光束可长距离传送，实现小光斑聚光的精密设计。自然光激光2：指向性指向性是指声音或光线在空间内前进时不易扩散的程度，指向性较高则表示扩散小。自然光包含朝各种方向扩散的光，为提高指向性，需要靠复杂的光学系统去除前进方向以外的光。相对而言，激光为指向性较高的光，让激光不扩散而直线前进，在光学设计上较为容易，可进行长距离传送等。自然光激光3：相干性相干性表示光容易相互干扰的程度。如果将光考虑为波，波段越相近则相干性越高。例如，水面上不同的波相互

4、碰撞时，可能相互增强或相互抵消，与这一现象相同，越随机的波干扰程度越弱。激光的位相、波长、方向一致，可维持较强的波，从而实现长距离传送。相干性较高的光，具有可长距离传送且不会扩散的特性，具备可通过镜头聚集成小光斑的优点，可将产生的光传送至别处，用波峰波谷一致作高密度光。自然光激光4：高能量密度激光具有优异的单色性、指向性、相干性，可聚集成非常小的光斑，形成高能量密度的光。可缩小至自然光达不到的绕射极限附近。（绕射极限：物理上无法将光聚焦成小于光波长的极限）通过将激光缩到更小，可将光强度（功率密度）提高至可用于切断金属的程度。自然光激光34.激光振荡的原理1：产生激光的原理激发

5、原子状态激发态激发光激发光吸收电子基态原子激发态原子基态要产生激光，就需要称为激光媒质的原子或分子。从外部对该激光媒质照射能量（激发光），让原子由低能量的基态变换为高能量的激发态。激发态是指原子内的电子从内侧向外侧外壳移动的状态。自发辐射原子状态激发态辐射光辐射光自发辐射自发辐射基态原子变换为激发态后，经过一段时间会恢复为基态（从激发态恢复为基态的时间称为荧光寿命）。此时会将接收到的能量以光的形态辐射出去，恢复为基态（自发辐射）。这种辐射出的光具有特定的波长。激光的产生原理是让原子变换为激发态，然后提取产生的光加以利用。2：使激光放大的原理受激辐射原子状态激发态受激辐射光入射

6、光辐射光受激辐射基态为将自发辐射光用作更强的激光，需要放大自发辐射光。变换为激发态后一定时间的原子，会因自发辐射而辐射出光，并恢复为基态。但激发光越强，激发态的原子数量就会增加，自发辐射光也会随之增加，从而产生受激辐射现象。受激辐射是向受激原子入射自发辐射或受激辐射的光后，该光提供受激原子能量，让光成为相应强度的现象。受激辐射后，激发原子恢复为基态。激光的放大正是利用这种受激辐射，激发态的原子数量越多，受激辐射就会连续产生，从而可使光急速放大，并提取为激光。45.激光器的构造种类媒质振荡波长（nm）工业用激光器大致分为4种。使用的激光媒质或构造、振荡波长、固体激光Nd：YAG

7、、Nd：YVO41064激发源等不同。激光媒质是一种包含可将激发光的能量转换为激气体激光CO210600光的原子的物质，激光的种类正是根据媒质进行分类。半导体激光AIGaAs/AIGaInP/GaN等各种光纤激光添加Nd/Yb光纤1000至1150•固体激光：一般为YAG激光和YVO4激光，激光媒质采用YAG、YVO4结晶。•气体激光：广泛使用采CO2气体为媒质的CO2激光。•半导体激光：以具有活性层（发光层）构造的半导体为媒质的激光。•光纤激光：进入21世纪后广泛普及的一种激光，如字面所述，以光纤为媒