《固體激光器原理及應(yīng)用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《固體激光器原理及應(yīng)用（25頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、作者: 口期: 編號 驗(yàn)?zāi)下逊秾W(xué)院學(xué)士學(xué)位論 X 固體激光器原理及應(yīng)用 教學(xué)學(xué)院 物理與電子信息學(xué)院 2010 屆 電子科學(xué)與技術(shù) 060803013 丁志鵬 指導(dǎo)老師 鄒萬芳 完成日期 2010.5.10 摘要 錯誤!未定義書簽。 關(guān)鍵詞 錯誤!未定義書簽。 Abstract 錯誤!未定義書簽。 Key words 錯誤!未定義書簽。 2 激光與激光器 錯誤!未定義書簽。 2. 1。激光 錯誤!未定義書簽。 2.2 激光器 錯誤!未定義書簽。 3。固體激光器 錯誤!未定義書簽。 3. 1。工作原理和基本結(jié)構(gòu) 錯誤!未定

2、義書簽。 3. 2。典型的固體激光器。錯誤!未定義書簽。 3. 3典型固體激光器的比較。錯誤!未定義書簽。 3.4 固體激光器的優(yōu)缺點(diǎn)。錯誤!未定義書簽。 4固體激光器的應(yīng)用。錯誤!未定義書簽。 4. 1。軍事國防。錯誤!未定義書簽。 5. 2。工業(yè)制造。錯誤!未定義書簽。 4.3 醫(yī)療美容。錯誤!未定義書簽。 5結(jié)束語 參考文獻(xiàn) 錯誤!未定義書簽。 錯誤!未定義書簽。 摘要：固體激光器目前是用最廣泛的激光器之一，它有著一些非 常突出的優(yōu)點(diǎn)。介紹固體激光器的工作原理及應(yīng)用，更能夠加深對其 的了解。本論文先從基本原理和結(jié)構(gòu)介紹固體激光器，接著介紹一些 典型的固體激光器

3、，最后介紹其在軍事國防、工業(yè)技術(shù)、醫(yī)療美容等三 個(gè)方面的應(yīng)用及未來的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：固體激光器基本原理基本結(jié)構(gòu) 應(yīng)用 Abs t r a ct ： S oli d -st ate laser is c u rrently one of t h e m o st extens i ve laser, it ha s som e v e ry obviou s advant a ges. The working p r i n cip 1 e of s o lid- state las e rs and app 1 i cat i ons were d e s c r i b ed in

4、 th e p a per and i t can en h ance th e u n derstandin g . I n this paper, s tart i n g wi t h the b asic p r i n c i p 1 es and s tructure of t h e i n troduced sol i d —st a te lase r , and t h en some t y p ical sol i d- s t a te laser s and a p r esentati o n o n i t s military d efen s e ,

5、i n d ustrial te c hno 1 ogy, med i cal and cosmetic appli cations i n t h r e e are a s a nd futur e dev elopment direction w e re i n tro d uce d . Key wo r ds： S o 1 i d-s t a t e L a ser B a s ic Principl e Basi c Stru c tur e Ap p lie a ti o n 1引用 世界上第一臺激光器一紅寶石激光器（固體激光器）于196 0年7 月誕生了，距今已有整整五

6、十年了。在這五十年時(shí)間里固體激光的發(fā) 展與應(yīng)用研究有了極大的飛躍，并且對人類社會產(chǎn)生了巨大的影響。 固體激光器從其誕生開始至今,一直是備受關(guān)注。其輸出能量大， 峰值功率高，結(jié)構(gòu)緊湊牢固耐用，因此在各方面都得到了廣泛的用途, 其價(jià)值不言而喻。正是由于這些突出的特點(diǎn)，其在工業(yè)、國防、醫(yī)療、 科研等方面得到了廣泛的應(yīng)用，給我們的現(xiàn)實(shí)生活帶了許多便利。 未來的固體激光器將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展： a）高功率及高能量 b）超短脈沖激光 c）高便攜性 d）低成本高質(zhì)量 現(xiàn)在，激光應(yīng)用已經(jīng)遍及光學(xué)、醫(yī)學(xué)、原子能、天文、地理、海洋 等領(lǐng)域，它標(biāo)志著新技術(shù)革命的發(fā)展。誠然，如果將激光發(fā)展的歷史與 電

7、子學(xué)及航空發(fā)展的歷史相比，你不得不意識到現(xiàn)在還是激光發(fā)展的早 期階段，更令人激動的美好前景將要來到。 2激光與激光器 2.1 激光 2.1.1 激光（LAS ER） 激光的英文名一一LASER,是英語詞組Ligh t Amplifica t i o n b y St i mulate d E missi o n o f Ra d iat i o n（受激輻射的 光放大）的縮寫口】。 2.1. 2產(chǎn)生激光的條件 產(chǎn)生激光有三個(gè)必要的條件⑶： 1）有提供放大作用的增益介質(zhì)作為激光工作物質(zhì)，其激活粒子（ 原子、分子或離子）有適合于產(chǎn)生受激輻射的能級結(jié)構(gòu)； 2）有外界激勵源，將下能級的

8、粒子抽運(yùn)到上能級，使激光上下能 級之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)； 3）有光學(xué)諧振腔，增長激活介質(zhì)的工作長度，控制光束的傳播方 向,選擇被放大的受激輻射光頻率以提高單色性。 2.1. 3激光的特點(diǎn) 與普通意義上的光源相比較，激光主要有四個(gè)顯著的特點(diǎn):方向性 好、亮度極高、單色性好、相干性好。 2. 2激光器 激光器的發(fā)明是20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大成就。它使人們終于 有能力駕駛尺度極小、數(shù)量極大、運(yùn)動極混亂的分子和原子的發(fā)光過 程,從而獲得產(chǎn)生放大相干的紅外線、可見光線和紫外線（以至x射線和 丫射線）的能力。激光科學(xué)技術(shù)的興起使人類對光的認(rèn)識和利用達(dá)到 了一個(gè)嶄新的水平。 2. 2.1激光器的

9、誕生史 激光器的誕生史大致可以分為以下三個(gè)階段陽：理論基礎(chǔ)階段、粒 子數(shù)反轉(zhuǎn)階段和激光器產(chǎn)生（競賽）階段。 2. 2. 2激激光器的分類 1 9 60年，梅曼首次在實(shí)驗(yàn)室用紅寶石晶體獲得了激光輸出，開創(chuàng) 了激光發(fā)展的先河。此后，激光器件和技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,相 繼出現(xiàn)了種類繁多的激光器。 如下表1所示，分別從激光的工作物質(zhì)、激勵方式、運(yùn)轉(zhuǎn)方式和輸 出波長范圍等四個(gè)方面進(jìn)行分類。 表1 3固體激光器 3.1工作原理和基本結(jié)構(gòu) 在固體激光器中，由泵浦系統(tǒng)輻射的光能，經(jīng)過聚焦腔，使在固 體工作物質(zhì)中的激活粒子能夠有效的吸收光能，讓工作物質(zhì)中形成粒 子數(shù)反轉(zhuǎn)，通過諧

10、振腔，從而輸出激光。 如圖1所示，固體激光器的基本結(jié)構(gòu)（有部分結(jié)構(gòu)沒有畫出）。固 體激光器主要由工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)、聚光系統(tǒng)、光學(xué)諧振腔及冷卻 與濾光系統(tǒng)等五個(gè)部分組成〔4】。 圖1固體激光器的基本結(jié)構(gòu) 1）工作物質(zhì) 工作物質(zhì)一一激光器的核心，是由激活粒子（都為金屬）和基質(zhì) 兩部分組成，激活粒子的能級結(jié)構(gòu)決定了激光的光譜特性和熒光壽命 等激光特性，基質(zhì)主要決定了工作物質(zhì)的理化性質(zhì)。根據(jù)激活粒子的 能級結(jié)構(gòu)形式，可分為三能級系統(tǒng)（例如紅寶石激光器）與四能級系統(tǒng) （例如E r： YA G激光器）。工作物質(zhì)的形狀目前常用的主要有四種: 圓柱形（目前使用最多）、平板形、圓盤形及管狀⑸。

11、 2）泵浦系統(tǒng) 泵浦源能夠提供能量使工作物質(zhì)中上下能級間的粒子數(shù)翻轉(zhuǎn)，目 前主要采用光泵浦。泵浦光源需要滿足兩個(gè)基本條件：有很高的發(fā)光 效率和輻射光的光譜特性應(yīng)與工作物質(zhì)的吸收光譜相匹配。 常用的泵浦源主要有惰性氣體放電燈、太陽能及二極管激光器。 其中惰性氣體放電燈是當(dāng)前最常用的，太陽能泵浦常用在小功率器件 （尤其在航天工作中的小激光器可用太陽能最為永久能源），二極管 （LD）泵浦是目前固體激光器的發(fā)展方向，它集合眾多優(yōu)點(diǎn)于一身，已成 為當(dāng)前發(fā)展最快的激光器之一。 LD泵浦的方式可以分為兩類,橫向：同軸入射的端面泵浦（如下圖 2 a）；縱向：垂直入射的側(cè)面泵浦（如圖2 b）o m

12、 （共物械 （b）跟浦旗 圖2 LD泵浦方式結(jié)構(gòu)示意 LD泵浦的固體激光器有很多優(yōu)點(diǎn)，壽命長、頻率穩(wěn)定性好、熱光 畸變小等等，當(dāng)然最突出的優(yōu)點(diǎn)是泵浦效率高，因?yàn)樗闷止獠ㄩL與激 光介質(zhì)吸收譜嚴(yán)格匹配。 3）聚光系統(tǒng) 聚光腔的作用有兩個(gè)a】：一個(gè)是將泵浦源與工作物質(zhì)有效的耦合; 另一個(gè)是決定激光物質(zhì)上泵浦光密度的分布，從而影響到輸出光束的 均勻性、發(fā)散度和光學(xué)畸變。工作物質(zhì)和泵浦源都安裝在聚光腔內(nèi)，因 此聚光腔的優(yōu)劣直接影響泵浦的效率及工作性能。如下圖3所示為橢 圓柱聚光腔，是目前小型固體激光器最常采用的。 光泵 圖3橢圓柱聚光腔 4）光學(xué)諧振腔 光學(xué)諧振腔由全反射鏡

13、和部分反射鏡組成，是固體激光器的重要 組成部分。光學(xué)諧振腔除了提供光學(xué)正反饋維持激光持續(xù)振蕩以形成 受激發(fā)射，還對振蕩光束的方向和頻率進(jìn)行限制，以保證輸出激光的 高單色性和高定向性。最簡單常用的固體激光器的光學(xué)諧振腔是由相 向放置的兩平面鏡（或球面鏡）構(gòu)成。 5）冷卻與濾光系統(tǒng) 冷卻與濾光系統(tǒng)是激光器必不可少的輔助裝置。 固體激光器工作時(shí)會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的熱效應(yīng)，所以通常都要采取 冷卻措施。主要是對激光工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)和聚光腔進(jìn)行冷卻，以保 證激光器的正常使用及器材的保護(hù)。冷卻方法有液體冷卻、氣體冷卻 和傳導(dǎo)冷卻，但目前使用最廣泛的是液體冷卻方法。 要獲得高單色性的激光束,濾光系統(tǒng)起了

14、很大的作用。濾光系統(tǒng) 能夠?qū)⒋蟛糠值谋闷止夂推渌恍└蓴_光過濾，使得輸出的激光單色 性非常好。 3.2典型的固體激光器 固體激光器從誕生之日至今，器件和技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展, 相繼出現(xiàn)了許多種類，但是使用較多的主要是紅寶石、摻鉉鉉鋁石榴 石、LD泵浦的固體激光器和可調(diào)諧固體激光器四種。 3. 2.1紅寶石激光器（Cr3+ : Al2O3） 紅寶石是由藍(lán)寶石（42。3）中摻入少量的氧化銘（03。2）而形成。 紅寶石激光器的工作物質(zhì)是。尸+： 42。3,其中，&23作為基質(zhì)晶體， C/+是發(fā)光的激活粒子，光譜特性與C-/的能級結(jié)構(gòu)有關(guān)，它是三能 級系統(tǒng)。如下圖4所示為紅寶石晶

15、體能級圖⑺。在室溫情況下，紅 寶石激光器一般輸出6 9 4.3nm的紅光。 30 r 25 卜 二r l 卜一 ■ 0 5 0 5 0 2 1 I TEwexstt 薇光帶 圖4紅寶石中銘離子的能級結(jié)構(gòu) 紅寶石激光器的有一些非常突出的優(yōu)點(diǎn):機(jī)械強(qiáng)度好,高功率密度, 大尺寸晶體，亞穩(wěn)態(tài)壽命長，高能量單模輸出。當(dāng)然也有一些很明顯的 缺點(diǎn)：閾值高，溫度效應(yīng)明顯。所以只能在低溫下連續(xù)與高重復(fù)率運(yùn) 行。 3.2.2摻鉉鈕鋁石榴石激光器(NdFag) Nd3+ : K4G激光器是迄今為止使用最為廣泛的固體激光器。在固 體基質(zhì)中摻入了激活粒子Nd3+,基質(zhì)鈕鋁石榴石(英文

16、縮寫為YAG) 具有優(yōu)良的光學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，是目前能在室溫下連續(xù)工作的唯 一實(shí)用的固體工作物質(zhì)。如下圖5所示，為N/+：K4G能級圖。在室 溫下，M/3+：E4G一般輸出的激光波長為1. 0 64Rm。 圖5 Nd： E4G能級結(jié)構(gòu) Nd。K4G激光器幾乎沒有什么缺點(diǎn)，突出優(yōu)點(diǎn)是閾值低和優(yōu) 良的熱學(xué)性能。目前對M/3+： K4G的應(yīng)用遠(yuǎn)超過其他固體工作物質(zhì), 可以說，M/3+：E4G出現(xiàn)至今，被大量使用，長盛不衰。 3. 2.3摻錫鋁鋁石榴石激光器(Er:YAG) Et :E4G激光器的出現(xiàn)是激光在醫(yī)療領(lǐng)域的一大突破。 它的基本結(jié)構(gòu)與MP+ ： E4G激光器基

17、本結(jié)構(gòu)相似，通常采用脈沖 色燈泵浦，聚光腔為鍍銀的單橢圓柱腔或雙橢圓柱腔，但是其光學(xué)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 干燥的容器之中網(wǎng)。如下圖6所示，為Er： K4G激光躍遷能級圖，其 輸出的波長為2. 9 4pmo 10412 1 0408 6 5 10367 10356 10285 10252 VSIR 一一 一一 76 54 321 c- 3 1 I y CD = LC oo r^j oE CJ Os c. 6879 6875 6300 6779 6602 6596 6544 斯士若克甘后級

18、 白勺育苣最cm- 圖6 Er :K4G激光躍遷能級圖 現(xiàn)今，Er :K4G激光器的最大平均功率已達(dá)到3 W,最大脈沖輸出 已達(dá)到5 J ,是迄今為止輸出功率最大、效率最好的長波長固體激光器; 加之交換輸出波長為2. 9 4國11,這正是人體組織的吸收波長，這個(gè)也是 Ei?: E4G的一個(gè)非常突出的優(yōu)點(diǎn)。因此在醫(yī)療方面（尤其是激光外科 和血管外科）有很大的應(yīng)用潛力⑼。 目前，激光器并沒有像上述兩種激光器一樣被廣泛的應(yīng)用，但是我 們相信，在不久的將來它會在固體激光器當(dāng)中占有一個(gè)非常重要的地 位。 3. 2.4可調(diào)諧固體激光器 可調(diào)諧固體激光器的出現(xiàn)可以說是固體激光器的重大發(fā)展。

19、 它是指在一定范圍內(nèi)，可以連續(xù)改變輸出波長的固體激光器。我 們可以將它分為兩類口叫一類是色心激光器，一類是用摻過渡族金屬離 子的激光晶體制作的可調(diào)諧激光器。 色心是晶體中正負(fù)離子缺位引起的缺陷。色心激光器的閾值較低, 容易實(shí)現(xiàn)單模運(yùn)轉(zhuǎn)，并且光束質(zhì)量好，特別是調(diào)諧范圍覆蓋0.8?3.9 pnio這是其他可調(diào)諧激光器難以達(dá)到的。但色心激光器大都只適合在 低溫下工作，且使用過程中，仍然不太穩(wěn)定。與此相比，摻過過渡金屬 的激光晶體制作的可調(diào)諧激光器，性能更加優(yōu)越。主要的激光晶體有金 綠寶石、C[:GSGG、摻鈦藍(lán)寶石等。其中鈦藍(lán)寶石是目前性能最好的 固體可調(diào)諧材料山 3.3典型固體激光器的比較

20、如下表2所示，將從工作物質(zhì)、輸出波長、能級系統(tǒng)和常用泵浦 方式等四個(gè)方面對上述固體激光器進(jìn)行簡單的比較。 \內(nèi) 激光器 工作物質(zhì) 輸出波長 能級系統(tǒng) 常用泵浦 方式 紅寶石 激光器 C產(chǎn):Al2O3 0. 6 9 43|im 0 . 6929H m 三能級 光泵浦 摻鉉鈕鋁 石榴石激光器 Nd* :YAG 1. 0 6 |im 1-35 pm 四能級 光泵浦 摻銀固體 激光器 Er ： YAG 2. 9 4gm 四能級 光泵浦 可調(diào)諧固體 激光器 鈦藍(lán)寶石 0 .8~3.9pm 四能級 光泵浦 表2典型固體激光器的比較 3

21、. 4固體激光器的優(yōu)缺點(diǎn) 固體激光器主要優(yōu)點(diǎn)： 1）輸出能量大，峰值功率高。在固體激光器中，由于中心粒子的 能級結(jié)構(gòu)，能夠輸出大能量，并且峰值功率高。這個(gè)是固體激光器非 常突出的優(yōu)點(diǎn)。 2）結(jié)構(gòu)緊湊耐用，價(jià)格適宜。和其他類型的激光器相比，固 體激光器的結(jié)構(gòu)非常簡單并且非常耐用，同時(shí)價(jià)格相對適宜。 3）材料種類數(shù)量多。固體激光器的工作物質(zhì)的種類非常多，到目 前為止至少有一百多種,而且大有增長的趨勢。大量高性能的材料的出 現(xiàn)，是固體激光器的性能進(jìn)一步的提高。 固體激光器的主要缺點(diǎn)： 1）溫度效益比較嚴(yán)重，發(fā)熱量大。正是由于輸出能量大，峰值功 率高，導(dǎo)致熱效應(yīng)非常明顯，因此固體激光器不

22、得不配置冷卻系統(tǒng)，才 能保證固體激光器的正常連續(xù)使用。 2）轉(zhuǎn)換效率相對較低。固體激光器的總體效率非常低，例如紅寶 石激光器的為0. 5 %?1%左右，YAG激光器的總體效率為1 %~2 %, 在最好的情況下可接近3%o可見固體激光器的效率提高還有很大的空 間。 4固體激光器的應(yīng)用 固體激光器在軍事、加工、醫(yī)療和科學(xué)研究領(lǐng)域有廣泛的用途。 它常用于測距、跟蹤、制導(dǎo)、打孔、切割和焊接、半導(dǎo)體材料退火、 電子器件微加工、大氣檢測、光譜研究、外科和眼科手術(shù)、等離子體 診斷、脈沖全息照相以及激光核聚變等方面。 4.1軍事國防 在激光器軍事應(yīng)用的過程中，固體激光器可算是后起之秀。直到2 0 世

23、紀(jì)9 0年代，由于激光技術(shù)的發(fā)展,固體激光器才在各種軍事應(yīng)用領(lǐng)域 嶄露頭角,并成為絕對的主角。 1）常規(guī)的固體激光武器 激光測距儀是部隊(duì)中使用最普遍的激光系統(tǒng),他們被裝備在主站坦 克、火炮和步兵戰(zhàn)車上等。裝備之后，可以大大的提高攻擊命中率。 相比傳統(tǒng)的光學(xué)瞄準(zhǔn)裝備，命中率提高數(shù)倍。目前，服役的激光測距儀 大多數(shù)是L0 6iun的摻鉉憶鋁石榴石（N/+： K4G）激光測距儀。但由 于長期使用該固體激光器容易讓人眼膜損壞，目前正在轉(zhuǎn)向?qū)θ搜郯?全的1.54pm摻餌（Ei）的磷酸玻璃激光器。當(dāng)然，還有一些被大量使用 的常規(guī)激光武器，例如激光目標(biāo)指示器（LD泵浦的固體激光器），激光 雷達(dá)等口 2】

24、。 2）激光導(dǎo)彈防御系統(tǒng) 激光導(dǎo)彈防御或稱激光反導(dǎo)的基本特征是:用由光速的高能激光 去摧毀聲速運(yùn)行的導(dǎo)彈或其它飛行固體。我們可以說這方面是LD泵浦 的固體激光器的天下，因?yàn)樗幸恍┩怀龅膬?yōu)點(diǎn)。目前在陸軍中采用的 陸基小型激光反導(dǎo)系統(tǒng)、空軍采用的機(jī)載激光反導(dǎo)系統(tǒng)和海軍采用的 艦載激光反導(dǎo)系統(tǒng)中都是使用LD泵浦的固體激光器口4 3）未來的激光武器 未來的固體激光武器主要的方向是超高功率和高便攜性。高能激 光器是未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)的重要組成部分,將在反監(jiān)視、主動保護(hù)、防空和 清除暴露地雷等方面做出貢獻(xiàn)。高便攜性將使單兵作戰(zhàn)的能力大極大 的提高，充分發(fā)揮每一個(gè)兵的作用，當(dāng)然目前這個(gè)想法還是僅僅處于理

25、 論階段。目前各國的激光武器都朝著這兩個(gè)目標(biāo)發(fā)展，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)這兩 個(gè)目標(biāo)還需很漫長的等待。如下圖7所示，為美軍未來車載激光武器 效果圖口用： 圖7美軍未來車載激光武器效果圖 如下圖8 口習(xí)所示為諾思羅普?格魯曼公司研制出的高功率固體激 光器，起功率達(dá)到100千瓦，可以說這個(gè)功率的出現(xiàn)是固體激光器向 高功率方向發(fā)展邁出的非常有意義和非常重要的一步。 圖8諾思羅普?格魯曼公司研制出的高功率固體激光器 4. 2工業(yè)制造 激光加工是激光系統(tǒng)最常用的應(yīng)用。根據(jù)激光束與材料相互作用 的機(jī)理，大體可將激光加工分為激光熱加工和光化學(xué)反應(yīng)加工兩類。激 光熱加工是指利用激光束投射到材料表面產(chǎn)生的

26、熱效應(yīng)來完成加工過 程,包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、光鉆孔和微加工 等;光化學(xué)反應(yīng)加工是指激光束照射到物體，借助高密度高能光子引發(fā) 或控制光化學(xué)反應(yīng)的加工過程。包括光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻 蝕等。這里我們主要來看看固體激光器的加工應(yīng)用。 1）激光切割技術(shù) 激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少 加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。激光切割是應(yīng)用激光聚焦后 產(chǎn)生的高功率密度能量來實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的板材加工方法相比，激光 切割其具有高的切割質(zhì)量、高的切割速度、高的柔性（可隨意切割任意 形狀）、廣泛的材料適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。 目前常采用1.06pm波長的YAG

27、激光束。 2）激光焊接技術(shù) 激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一，焊接過程屬 熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò) 散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工 件熔化，形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成功地應(yīng)用于微小型零 件焊接中。與其它焊接技術(shù)比較，激光焊接的主要優(yōu)點(diǎn)是:激光焊接速 度快、深度大、變形小，能在室溫或特殊的條件下進(jìn)行焊接，焊接設(shè) 備裝置簡單［的。 目前盡管。。2激光器為主導(dǎo)熱源，但是Nd3+ ： K4G激光器也有一席 之地。 3）激光清洗技術(shù) 激光清洗技術(shù)是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、 顆粒、銹斑

28、或涂層等附著物發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，從而達(dá)到清潔凈化的 工藝過程。與普通的化學(xué)清洗法和機(jī)械清洗法相比，激光清洗有如下特 征5： a）是一種完全的“綠色”清洗； b）清洗的對象廣泛； c）幾乎能夠清洗所有的固體基材且不損傷基材； d）容易實(shí)現(xiàn)自動化基材。 目前的典型的設(shè)備主要是LD泵浦固體激光器和N/+：K4G激光 器。 5. 3醫(yī)療美容 固體激光器醫(yī)療與美容方面的應(yīng)用也是非常廣泛的，但是在這方 面可以說激光器“一家獨(dú)大二 N/+ ： E4G激光器是醫(yī)學(xué)中用得較多的固體激光器，它的轉(zhuǎn)換率 高，輸出功率大，單根晶體工作時(shí)輸出功率可達(dá)百瓦，比。。2氣體激光止 血及凝固效果好，故在醫(yī)學(xué)上

29、常用來做手術(shù)刀，廣泛應(yīng)用于普外科、 耳鼻喉科、泌尿科和骨科及整形科經(jīng)皮椎間盤手術(shù)等，切割血管豐富的 組織，大大減少出血。Nd?K4G激光脈沖能量大，不易被水和血紅蛋 白吸收，故穿透組織較深口回。 Nd+ : K4G激光器采用倍頻技術(shù)可輸出5 32nm的綠色激光, 即倍頻Nd 3+：E4G激光，光斑直徑2?6mm,能量密度為5?12j/cm 2。雖然血管中的氧合血紅蛋白對波長為532nm的光的吸收次于585nm 的光，但可選擇532 nm波長激光適當(dāng)脈寬對血管性病變組織進(jìn)行治 療。由于其穿透較淺,因而一般僅限于對較淺的血管性病變進(jìn)行治療。 另外，倍頻M/3+：K4G激光也可廣泛應(yīng)用于胃出血

30、、血管瘤的的治療 及顯微外科手術(shù)，對于由紅的染料顆粒所引起的文身、文唇等人為的 皮膚色素變異亦具有一定的治療效果09］。 黑色素細(xì)胞對532nm的激光的吸收較強(qiáng)，加之皮膚組織對該波長 的散射較強(qiáng)，照射在皮膚上的5 3 2 nm激光能量被局限在皮膚表皮層， 采用調(diào)Q技術(shù)后，可對表淺型黑色素細(xì)胞增生，如咖啡斑、老年斑、雀 斑等達(dá)到較好的治療效果 5結(jié)束語 固體激光器是以摻雜的玻璃、晶體或透明陶瓷等固體材料為工作 物質(zhì)的激光器。從世界上第一臺激光器發(fā)明至今，固體激光技術(shù)取得 了很大的發(fā)展，主要表現(xiàn)三個(gè)方面：第一是工作物質(zhì)不斷改進(jìn)。最初 是紅寶石激光器，后來出現(xiàn)了被玻璃和摻鉉憶鋁石榴石激光器，現(xiàn)

31、在 又有了摻錢錢鉆石榴石激光器。還有報(bào)道稱，目前出現(xiàn)了以陶瓷為基質(zhì) 的新型激光材料。第二是泵浦光源的改進(jìn)。最初是閃光燈，后來發(fā)展為 弧光燈，現(xiàn)在出現(xiàn)了高功率激光二極管泵浦。第三是工作物質(zhì)結(jié)構(gòu)的 改變。從最初的棒式結(jié)構(gòu)發(fā)展成板條式，又到后來的光纖式結(jié)構(gòu)。固體 激光器的發(fā)展趨勢是材料和器件的多樣化，包括尋求新波長和工作波長 可調(diào)諧的新工作物質(zhì)，提高激光器的轉(zhuǎn)換效率，增大輸出功率，改善光 束質(zhì)量，壓縮脈沖寬度，提高可靠性和延長工作壽命等。 總之，固體激光技術(shù)的發(fā)展過程是一個(gè)不斷革新的過程，固體激 光器發(fā)展到今天,無論在結(jié)構(gòu)、輸出功率、轉(zhuǎn)換效率還是光束質(zhì)量方面 都有了很大進(jìn)步。 參考文獻(xiàn) [1]

32、蔡樞,吳銘磊.大學(xué)物理（當(dāng)代物理前沿部分專題）.北京:高等 教育出版社,19 9 6： 28 [2]陳家壁,彭潤玲.激光原理與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè)出 版社,2008.8： 27 [3]單振國,干福熹.當(dāng)代激光之魅力.北京：科學(xué)出版社，200 0 ： 5 -10 [4]陳家壁，彭潤玲.激光原理與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè)出 版社,2 0 08. 8:1 0 2 [5]克希奈爾著,孫文,江澤文,程國祥譯.固體激光工程.北京:科 學(xué)出版社.2 0 02. 5 ： 76-77 [6]李相因，姚敏玉,李卓,崔驥.激光原理技術(shù)及應(yīng)用.哈爾濱:哈 爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2 0 0 4

33、. 10:45 [7]陳家壁，彭潤玲.激光原理與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè)出 版社，2008. 8： 103 [8]閆毓禾，鐘敏霖.高功率激光加工及其應(yīng)用.天津:天津科學(xué)技 術(shù)出版社，1994:134-1 3 5 [9]孫長庫，葉聲華.激光測量技術(shù).天津：天津大學(xué)出版社，2 002: 45 [10]陳家壁,彭潤玲.激光原理與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè)出 版社，2008. 8 :10 6 [11]李適民，黃偉玲.激光器件原理與設(shè)計(jì)（第二版），北京：國防 工業(yè)出版社，2005. 1:165-16 7 [12]李修乾，洪延姬.高能固體激光器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.裝備指揮 技術(shù)學(xué)院學(xué)

34、報(bào),2004.1:5 [13]陳進(jìn).高功率LD泵浦的內(nèi)腔倍頻Nd:YAG激光器研究.天津大 學(xué)博士論文,2003.3:7- 8 [14]鄭權(quán),趙嶺,錢龍生.大功率泵浦固體激光器的應(yīng)用和發(fā)展.光 學(xué)精密工程,2001. 1 ： 74 [15]鄭權(quán),趙嶺，錢龍生.大功率泵浦固體激光器的應(yīng)用和發(fā)展.光 學(xué)精密工程，2 0 0 1 . 1： 75 [16]李強(qiáng)，王志敏，王智勇，于振聲，雷匍，郭江，李港，左鐵釧.6 4 7W燈泵浦大功率連續(xù)Nd:YAG激光器.強(qiáng)激光與粒子束，20 0 4.9： 34-36 [17]陳家壁，彭潤玲.激光原理與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè) 出版社,2008. 8 :245 [18]盧嘉錫.高技術(shù)百科詞典一激光條目.福建：福建人民出版 社，199 3 : 4 5 -47 [19]張國威,王兆民.激光光譜學(xué)（原理與技術(shù)）.北京:北京理工大 學(xué)出版社，19 91： 102- 1 0 7 [20]母國光，戰(zhàn)元齡.光學(xué).北京：人民教育出版社，1 9 7 8. 9 : 3 4-3 5