激光器原理是什么 激光器的分類及應(yīng)用 雙波長(zhǎng)激光器的工作原理

激光器即激光放大器，其原理是一種能夠產(chǎn)生相干光的光學(xué)器件。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，激光器是一種能夠產(chǎn)生具有高單色性、高亮度、高相干性等特征的光束的器件。激光器的主要工作原理包括以下幾個(gè)方面：

1. 激光介質(zhì)的激發(fā)：激光介質(zhì)中的原子能夠吸收外部能量，如電子激發(fā)、光子激發(fā)等。吸收能量之后，原子躍遷至比較高的能級(jí)，這種能級(jí)比較穩(wěn)定，能夠維持較長(zhǎng)時(shí)間。

2. 準(zhǔn)備態(tài)的存在：在激發(fā)的原子的上、下能級(jí)中，有一個(gè)或幾個(gè)能級(jí)處于臨界狀態(tài)，這種狀態(tài)被稱為準(zhǔn)備態(tài)或者受激輻射態(tài)。而激光介質(zhì)中的原子，在準(zhǔn)備態(tài)和低能級(jí)之間進(jìn)行快速的自發(fā)輻射。

3. 光子的放大：待激活的光子經(jīng)過(guò)多次自發(fā)輻射后，達(dá)到與準(zhǔn)備態(tài)同樣的能級(jí)，即出現(xiàn)“光子躍遷”。此時(shí)，當(dāng)有入射光子激發(fā)該原子時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致放射出更多的光子，即激光微弱起始信號(hào)在不斷地被放大，最終形成一束高亮度、單色性好、高相干的激光光束。

4. 光學(xué)反饋：將放大的光束聚焦到支持材料中，使其在制品表面產(chǎn)生反彈。放大后的光子會(huì)不斷地在介質(zhì)中反射與進(jìn)一步激發(fā)，經(jīng)過(guò)多次反射和被放大，最終聚集成銳利的光束。

激光器的原理是將能量輸入到激光介質(zhì)中，通過(guò)物質(zhì)的激發(fā)和自發(fā)輻射、受激輻射等過(guò)程，將微弱的起始信號(hào)放大并過(guò)濾成一束高亮度、單色性好、高相干的激光束。

激光器的分類及應(yīng)用

激光器按照波長(zhǎng)、激發(fā)方式、激光介質(zhì)等多種分類方法，可以分為多種類型的激光器。以下是一些常見(jiàn)的分類和應(yīng)用：

1. 按波長(zhǎng)分類：常見(jiàn)的激光波長(zhǎng)包括紫外線、可見(jiàn)光、紅外線等。其中，紅外線激光器應(yīng)用最廣泛。

2. 按功率分類：功率分類分為小功率和大功率激光器，小功率激光器主要用于儀器分析、儀器制造、醫(yī)學(xué)儀器等，而大功率激光器主要用于在工業(yè)、航空航天、軍事等領(lǐng)域中加工材料或者制造器件。

3. 按激發(fā)方式分類：激發(fā)方式可以分為幾種不同的激發(fā)方式，如電子束激發(fā)、光學(xué)泵浦、電子泵浦、化學(xué)反應(yīng)等。

4. 按介質(zhì)分類：激光介質(zhì)可以分為各種不同的介質(zhì)，如氣體、固體、半導(dǎo)體、液體等，這些不同類型的激光介質(zhì)有不同的操作條件和應(yīng)用范圍，如氣體激光器主要用于醫(yī)學(xué)、計(jì)量學(xué)和制造等領(lǐng)域，而固體激光器主要用于加工材料，制造、醫(yī)學(xué)、研究等領(lǐng)域。

激光器在多個(gè)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。以下是幾個(gè)例子：

1. 工業(yè)應(yīng)用：激光加工、制造、標(biāo)識(shí)、焊接、切割、鉆孔等。

2. 醫(yī)療應(yīng)用：激光手術(shù)、眼科手術(shù)、牙科手術(shù)、皮膚治療等。

3. 通信應(yīng)用：激光通信、光纖通信等。

4. 軍事應(yīng)用：激光制導(dǎo)、激光照射、激光測(cè)距等。

5. 科研應(yīng)用：原子光譜學(xué)、量子光學(xué)、超高速攝影等。

激光器具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，不斷的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)提升也提供了更多的應(yīng)用前景。

雙波長(zhǎng)激光器的工作原理

雙波長(zhǎng)激光器是指在一臺(tái)激光器中，同時(shí)發(fā)射兩種不同波長(zhǎng)的激光束，其工作原理主要依靠二次諧波產(chǎn)生和模式同步。

1. 二次諧波效應(yīng)：當(dāng)激光束傳輸?shù)侥承┓蔷€性光學(xué)晶體時(shí)，會(huì)發(fā)生二次諧波產(chǎn)生效應(yīng)，將原本的激光波長(zhǎng)縮短一半。因此在激光器中加入一些非線性光學(xué)晶體，并使激光束經(jīng)過(guò)晶體時(shí)產(chǎn)生二次諧波效應(yīng)，可以得到縮短一半的波長(zhǎng)激光束。

2. 模式同步：雙波長(zhǎng)激光器中需要同時(shí)產(chǎn)生兩種頻率的激光?；l激光和二次諧波激光的相位關(guān)系必須保持一致，并且其振蕩模式必須同步。通過(guò)加入一些反射鏡將它們的振蕩模式同步，從而保證雙波長(zhǎng)激光器能夠穩(wěn)定地工作。

3. 選擇適當(dāng)?shù)募す饨橘|(zhì)： 為了實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)激光器的工作，需要選擇適當(dāng)?shù)募す饨橘|(zhì)。比如，InGaAsP/InP具有較高的光學(xué)品質(zhì)和較高的增益，因而常常被用作雙波長(zhǎng)激光器中的激光介質(zhì)。

4. 注意光源穩(wěn)定性： 在雙波長(zhǎng)激光器的工作過(guò)程中，需要保證光源的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用鎖模技術(shù)、光譜分布儀等方式，來(lái)監(jiān)測(cè)和控制激光輸出的穩(wěn)定性，以保證光源能夠穩(wěn)定地工作。

雙波長(zhǎng)激光器的實(shí)現(xiàn)要通過(guò)二次諧波合成技術(shù)和模式同步技術(shù)，同時(shí)選擇合適的激光介質(zhì)，并且保證光源的穩(wěn)定性。