激光器的基本結(jié)構(gòu)

1、激光工作介質(zhì)

激光的產(chǎn)生必須選擇合適的工作介質(zhì)，可以是常體、液體、固體或半導(dǎo)體。在這種介質(zhì)中可以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，以制造獲得激光的必要條件。顯然亞穩(wěn)態(tài)能級的存在，對實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)世非常有利的?，F(xiàn)有工作介質(zhì)近千種，可產(chǎn)生的激光波長包括從真空紫外道遠(yuǎn)紅外，非常廣泛。

作為激光器的核心，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Er：YAG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。

2、激勵(lì)源

為了使工作介質(zhì)中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，必須用一定的方法去激勵(lì)原子體系，使處于上能級的粒子數(shù)增加。一般可以用氣體放電的辦法來利用具有動(dòng)能的電子去激發(fā)介質(zhì)原子，稱為電激勵(lì)；也可用脈沖光源來照射工作介質(zhì)，稱為光激勵(lì)；還有熱激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)等。各種激勵(lì)方式被形象化地稱為泵浦或抽運(yùn)。為了不斷得到激光輸出，必須不斷地“泵浦”以維持處于上能級的粒子數(shù)比下能級多。

3、聚光系統(tǒng)

聚光腔的作用有兩個(gè)，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。橢圓柱聚光腔是目前小型固體激光器最常采用的。

4、光學(xué)諧振腔

由全反射鏡和部分反射鏡組成，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(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的熱效應(yīng)，所以通常都要采??？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。