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1. 激光器的基本概念
激光器是一种能够发射激光的装置,自1954年第一台微波量子放大器问世以来,激光器的种类日益丰富,根据工作介质的不同,激光器可以分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器四大类,近年来,自由电子激光器也得到了发展,其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束,激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段,按工作方式分,有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。
2. 激光器的工作原理
各种激光器的基本工作原理均相同,产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗,激光器的核心组成部分包括激励(或抽运)源和具有亚稳态能级的工作介质,激励是通过外来能量使工作介质激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件,激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等,工作介质具有亚稳能级是为了使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。
3. 可调谐激光器技术
可调谐激光器从实现技术上主要分为电流控制技术、温度控制技术和机械控制技术等类型,电控技术通过改变注入电流实现波长的调谐,具有ns级调谐速度和较宽的调谐带宽,但输出功率较小,温控技术通过改变激光器有源区折射率来调节输出波长,该技术简单但速度慢,可调带宽窄,机械控制主要基于MEMS(微机电系统)技术,具有较大的可调带宽和较高的输出功率。
4. 基于电流控制技术的可调谐激光器
一种基于电流控制技术的可调谐激光器采用SGDBR(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)结构,该类型的激光器主要分为半导体放大区、前布喇格光栅区、激活区、相位调整区和后布拉格光栅区,通过不同的电流改变这些区域的分子分布结构,从而改变布喇格光栅的周期特性,实现特定波长的选择。
5. 制造激光器的关键要素
粗略地说,想制造出激光发生器,需要四个关键要素:
1、选择产生激光的工作介质:可以是气体、液体、固体或半导体,只要介质中可以实现粒子数反转,就可以获得激光。
2、选择“激励源”:激励源要让介质的低能级电子有效地跃迁到高能级,实现所谓的电子数反转,激励方式包括电激励、光激励、热激励和化学激励等。
3、构造谐振腔:因为泵浦所产生的激光强度很弱,无法实际应用,需要让弱激光与激光谐振起来,增强输出的激光强度。
4、冷却系统:高能激光器需要冷却系统,因为谐振腔内是强光,需要冷却以保持稳定运行。
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