激光器发展历史 - 知乎

激光器发展历史

激光最开始的标志性出现,是1960年美国物理学家梅曼,发明的红宝石激光器,发出第一束可实际应用的激光,开启了光学路的新篇章。激光器的故事将从这里开始。


1960年7月7日,纽约时报首次报道,美国物理学家梅曼,发明了世界上第一台激光器,红宝石激光器。 ^{^{[1]}}

1960年梅曼研制出世界第一台可实际应用的红宝石激光器[1][2]

该红宝石激光器发出的光,是波长694.3nm的红光。 ^{^{[3]}}


但红宝石激光器,并不是历史上最经典的激光器,事实上,自从1913年受激辐射提出,与1958年一篇关键性论文发表后,1960年前后,世界上多个课题组在积极争相发明一个有效的激光器,He-Ne激光器作为一款平民激光器风靡全球。

引用:

[1]、【发明的故事】(168)--世界上第一台红宝石激光器诞生

[2]、世界上第一台激光器的诞生史_新闻中心_大汉激光切割机

[3]、激光器简史及光纤激光器简介PPT_word文档在线阅读与下载_文档网


激光器三要素:

泵浦(激励源);工作物质(工作介质);共振腔(一般由前后腔镜组成)。

各类激光器工作原理:

气体激光器:

He-Ne激光器(波长一般为632.8nm)

CO2激光器(波长一般为10.6um)

高压电源泵浦(泵浦),电流通过玻璃管中心部分气体,将混合气体(工作物质)电离为等离子态。由电泵浦带来的能量,从微观上,把原子或分子中的电子,从基态跃迁到激发态,并通过共振腔与气体间比例的混合,使某个激发态的暂稳状态维持的时间更长,从而达到粒子数反转的目的,接下来,通过前后腔镜(共振腔)的选模,这个激发态的电子,统一跃迁回某一能级,并从轴向的前腔镜中射出,而等离子体的其他荧光,会从径向中泄露出来,形成美丽如极光一般漂亮的线形等离子体外貌。

固体激光器:

Nd:YAG(波长一般为1064nm)

高压钠灯作为光泵浦(泵浦),通过与晶体轴向相平行的,圆周排布的反射镜,作为泵浦光注入到晶体(工作物质)中。存在泵浦光,当晶体中有种子光时,种子光在工作物质中放大,并通过腔镜(共振腔)的选模,从轴向的前腔镜中发射出来。

调Q激光器

一般来说就是采用电光晶体的Q开关,来对灯泵固体激光器,进行脉冲时间压缩的作用,将常规灯泵固体激光器的us与ms脉冲,压缩到ns阶段,特点是单脉冲能量可以做的相对光纤激光器较大一些,如1-40J/脉冲,脉冲重复频率较低,如10Hz,典型的脉冲宽度有10~20ns。

倍频技术

倍频技术就是利用倍频晶体,来对激光的波长进行倍频,以输出更短波长激光能量的一种方法,如1064nm2倍频成532nm,3倍频成355nm。

啁啾脉冲放大技术

啁啾,具体释义就不深究了,记得好像是一种鸟叫?总的来说,就是拉长,分别增加能量,再压缩输出,说的模糊原因在于我理解的不透彻。

自锁模技术

半导体激光器:

主要是以半导体发光的技术制造的泵浦源,这样的激光器更具备环境适应性

激光器种类:

按工作物质分类

气体激光器(He-Ne激光器;CO2激光器);液体激光器(染料激光器);固体激光器(Nd:YAG);

按激发方式分类

电泵浦;光泵浦(半导体激光器);自由电子激光器?光纤激光器?碟片激光器?

光纤激光器目前有一类较为突出的发展类别,mopa激光器,mopa是一个缩写,具体回头找到我再加上,这个激光器的特点是脉冲窄,可调谐范围宽(支持1ns~几百ns连续调节与cw连续输出),同时重复频率较高(相对固体),1kHz起步,可以做到MHz级别。

碟片激光器是一类可以输出很粗光束的激光器。

按激光波长分类:

10.6um、9um左右、5um左右,这些红外的都是气体激光器,第一个10.6是典型的co2激光器。

1064nm,Nd:YAG

1064 2倍频的532nm

1064 3倍频的355nm

266nm极紫外激光器

自由电子激光器波长可调节

激光是如何产生的

1、粒子束反转

2、受激辐射

3、增益大于损耗





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3、限于个人精力、脑力、笔力等等,题目开的不算小,而且偏前端,后续的总结工作仍处于停滞中。20200707

4、想起来就更几句...20210130

编辑于 2021-01-30 00:28