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激光器的主要特點

工程師 ? 來源:未知 ? 作者:姚遠香 ? 2018-12-12 17:02 ? 次閱讀
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激光的特點

(1)激光的高亮度:一般規(guī)律認為,光源在單位面積上向某一方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的功率,就稱為光源在該方向上的亮度。激光在亮度上的提高主要是靠光線在發(fā)射方向上的高度集中。激光的發(fā)射角極小(一般用毫弧度表示),它幾乎是高度平等準(zhǔn)直的光束,能實現(xiàn)定向集中發(fā)射。因此,激光有高亮度性。固體激光器的亮度更可高達 1011W/cn2Sr 。不僅如此,一束激光經(jīng)過聚焦后,由于其高亮度性的特點,能產(chǎn)生強烈的熱效應(yīng),其焦點范圍內(nèi)的溫度可達數(shù)千度或數(shù)萬度,能熔化甚至于氣化對激光有吸收能力的生物組織或非生物材料。

(2)激光的高方向性:激光的高方向性使其能在有效地傳遞較長距離的同時,還能保證聚焦得到極高的功率密度,激光器發(fā)射的激光,天生就是朝一個方向射出,光束的發(fā)散度極小,大約只有0.001弧度,接近平行。1962年人類第一次使用激光照射月球,地球離月球的距離約38萬公里,這兩點都是激光加工的重要條件。

(3)激光的高單色性:光的顏色由光的波長(或頻率)決定。一定的波長對應(yīng)一定的顏色。太陽光的波長分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間,對應(yīng)的顏色從紅色到紫色共7種顏色,所以太陽光談不上單色性。發(fā)射單種顏色光的光源稱為單色光源,它發(fā)射的光波波長單一。比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源,只發(fā)射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然單一,但仍有一定的分布范圍。

(4)激光的高相干性:相干性是一切波動現(xiàn)象的屬性。光具有波粒二象性,也就是說微觀來看,由光子組成,具有粒子性;但是宏觀來看又表現(xiàn)出波動性。光有波動性,因此也有相干性。

激光器的主要特點

(1) 光束質(zhì)量好,具有非常好的單色性、方向性和穩(wěn)定性;

(2) 光纖既是激光增益介質(zhì)又是光的導(dǎo)波介質(zhì),因此泵浦光的禍合效率相當(dāng)?shù)母撸w芯直徑小,纖內(nèi)易形成高功率密度,加之光纖激光器能方便地延長增益長度,以便使泵浦光充分吸收,而使總的光一光轉(zhuǎn)換效率超過60%;

(3) 基質(zhì)材料是Si02,具有極好的溫度穩(wěn)定性;而光纖的圓柱形結(jié)構(gòu)具有較高的表面積/體積比,散熱快,環(huán)境溫度允許在-20-+7000C,它的工作物質(zhì)的熱負荷相當(dāng)小,無需冷卻系統(tǒng),能產(chǎn)生高亮度和高峰值功率,己達140毫瓦/平方厘米;

(4) 體積小,結(jié)構(gòu)簡單,工作物質(zhì)為柔性介質(zhì),可設(shè)計得相當(dāng)小巧靈活,使用方便,易于系統(tǒng)集成,性價比高;

(5) 作為激光介質(zhì)的摻雜光纖,摻雜稀土離子擁有極為豐富的能級結(jié)構(gòu),能級躍遷覆蓋了從紫外到紅外很寬的波段,可實現(xiàn)激光振蕩的躍遷能級很多。可在很寬光譜范圍內(nèi)(455-3500nm)設(shè)計運行,加之玻璃光纖的熒光譜相當(dāng)寬,插入適當(dāng)?shù)牟ㄩL選擇器即可得到可調(diào)諧光纖激光器,調(diào)諧范圍己達80nm;

(6) 硅光纖的工藝現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟,因此可以制作出高精度,低損耗的光纖,大大降低激光器的成本。

(7) 與常規(guī)傳輸光纖在材料和幾何尺寸上具有自然的通融性和兼容性,因此易于進行光纖集成,禍合損耗低,使用方便。

(8) 可在惡劣的環(huán)境條件下工作,如高沖擊、高震動、高溫度等。

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