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学院：***专业:*******班级：********姓名：****学号：************指导老师：***设计日期：2013年*月*日至2013年**月**日激光器英文名称：Laser（Lightamplificationbythestimulatedemissionofradiation).激光器是能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。激光器原理：是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。激光器的种类是很多的。下面，将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。激光器可以分为：一：按物质分类，二：按激励方式分类，三：按运转方式分类，四：按输出波段范围分类。一：按物质可以分为，①固体激光器②气体激光器③液体激光器④半导体激光器⑤自由电子激光器。二：按激励方式可以分为：①光泵式激光器②电激励式激光器③化学激光器④核泵浦激光器。三：按运转方式可以分为：①连续激光器②单次脉冲激光器③重复脉冲激光器④调激光器⑤锁模激光器⑥单模和稳频激光器⑦可调谐激光器，四：按输出波段可以分为：①远红外激光器②中红外激光器③近红外激光器④可见激光器⑤近紫外激光器⑥真空紫外激光器⑦X射线激光器一：按工作物质分类根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体激光器（晶体和玻璃），这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。二、按激励方式分类①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励，而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励，某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器，反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器，如核泵浦氦氩激光器等。三、按运转方式分类由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同，其运转方式和工作状态亦相应有所不同，从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器，其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免。激光器的性能特点及主要用途：固体激光器：（1）红宝石激光器（Cr3+:Al2O3）红宝石是由蓝宝石（Al2O3）中掺入少量的氧化铬（Cr3O2）而形成。红宝石激光器的工作物质是Cr3+:Al2O3，其中，Al2O3作为基质晶体，Cr3+是发光的激活粒子，光谱特性与Cr3+的能级结构有关，它是三能级系统。在室温情况下，红宝石激光器一般输出694.3nm的红光。工作物质：Cr3+:Al2O3，Al2O3作为基质晶体，Cr3+是发光的激活粒子泵浦方式：用氙灯照射能级结构：红宝石晶体中原来处于基态E1的粒子，吸收了氙灯发射的光子而被激发到E3能级。输出波长：694.3nm（红光）主要用途：波长694nm的激光能被黑色素选择性吸收，而血红蛋白对该波长几乎不吸收，调Q脉冲红宝石激光被黑色素选择性吸收的特性使其成为去除纹身最好的激光器。与2CO对组织灼烧炭化的治疗机理不同，调Q脉冲高能量瞬间作用于皮损部位使色素团块被击碎成为细小的颗粒，细小的色素颗粒通过人体自身免疫系统被巨嗜细胞吞噬，从而达到治疗目的，因此红宝石治疗色素病变不会产生疤痕，是一种安全有效的治疗手段。我国天津大学研制的TD-98型调Q红宝石激光治疗仪，激光脉冲小于30ns，输出峰值功率可达100兆瓦。可以治疗各种色素病变，尤其是治疗纹身和胎记的效果非常好。非调Q红宝石激光去除毛发具有良好的疗效，尤其在欧美用激光去除毛发受到重视。1997年美国FDA已批准几种以红宝石激光为基础的系统用于去毛发应用。性能特点：红宝石激光器的有一些非常突出的优点：机械强度好，高功率密度，大尺寸晶体，亚稳态寿命长，高能量单模输出。当然也有一些很明显的缺点：阈值高，温度效应明显。所以只能在低温下连续与高重复率运行。（2）掺钕钇铝石榴石激光器Nd3+:YAG激光器是迄今为止使用最为广泛的固体激光器。在固体基质中掺入了激活粒子Nd3+，基质钇铝石榴石（英文缩写为YAG）具有优良的光学、力学和热学性能，是目前能在室温下连续工作的唯一实用的固体工作物质。在室温下，Nd3+:YAG一般输出的激光波长为1.064μm。工作物质：激活粒子Nd3+泵浦方式：光照输出光波：1.064μm主要用途：（1）、激光元件加工:片状,方柱,圆棒,布儒斯特角端面等,可按用户要求加工镀膜:（2）、不同波长的Nd:YAG激光器采用连续、脉冲等方式工作使激光与不同部位的生物组织相互作用,可以获得良好的疗效。医用Nd:YAG激光器在外科手术、眼科、牙科、口腔科、耳鼻喉科、皮肤科、美容等方面应用广泛,特别是治疗皮肤色素性疾病,有创伤小、愈合好、无疤痕等独特优点。性能特点：YAG能级结构Nd3+:YAG激光器几乎没有什么缺点，突出优点是阈值低和优良的热学性能。目前对Nd3+:YAG的应用远超过其他固体工作物质。（3）掺铒钇铝石榴石激光器（Er:YAG）Er:YAG激光器的出现是激光在医疗领域的一大突破。它的基本结构与Nd3+:YAG激光器基本结构相似，通常采用脉冲氙灯泵浦，聚光腔为镀银的单椭圆柱腔或双椭圆柱腔，但是其光学元件必须与水蒸气隔离（不隔离激光束将破坏），因此需要将激光器密闭在干燥的容器之中。其输出的波长为2.94μm。现今，Er:YAG激光器的最大平均功率已达到3W，最大脉冲输出已达到5J，是迄今为止输出功率最大、效率最好的长波长固体激光器；泵浦方式：脉冲氙灯泵浦输出光波：2.94μm主要用途：Er:YAG激光输出2．94μm的波长,正好与水吸收光谱的峰值吻合,吸收系数为13000cm-1,在现有医疗激光器中为最高。此吸收系数对应的光学穿透深度为1μm,相比于其他医疗用激光器而言,穿透深度非常浅,因此十分适合用在眼科、血管等精密医疗领域。此外,由于Er:YAG激光对含水组织的破坏属于水蒸发所引起的机械损伤,不会留下灼伤疤痕,也不会存在类似准分子激光器对细胞DNA的破坏从而导致基因变异的潜在危险,因此是非常安全实用的医疗用激光光源。（4）、可调谐固体激光器可调谐固体激光器的出现可以说是固体激光器的重大发展。它是指在一定范围内，可以连续改变输出波长的固体激光器。我们可以将它分为两：一类是色心激光器，一类是用掺过渡族金属离子的激光晶体制作的可调谐激光器。色心是晶体中正负离子缺位引起的缺陷。色心激光器的阈值较低，容易实现单模运转，并且光束质量好，特别是调谐范围覆盖0.8~3.9μm。工作物质：正负离子或过渡族金属离子泵浦方式：光照输出光波：0.8~3.9μm主要用途：国防应用：快速信息获取和传递目标指示/测距，激光雷达（成像），跟踪/信标，陆海空天通讯…武器精确控制激光制导，激光引信，激光干扰/光电对抗，激光硬杀伤；天文应用：自适应光学信标－空间探测；能源应用：激光惯性约束聚变（IFE）电站；激光投影显、示大屏幕激光显示等。气体激光器：气体激光器分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器和准分子激光器。它们工作在很宽的波长范围，从真空紫外到远红外,既可以连续方式工作,也可以脉冲方式工作。（1）原子气体激光器包括各种惰性气体激光器和各种金属蒸气激光器，如氦氖激光器和铜蒸气激光器。其中氦氖激光器是最早研究成功的，并且仍在普遍使用。它的工作物质是混有氦的氖。在这种混合气体中放电，部分氦原子被激发到亚稳激发态21S或23S。这部分氦原子与基态氖原子碰撞时,能导致能量转移激发，使氖原子处于激发能级上，从而实现氖原子的粒子数反转分布。氖原子在谐振腔中通过受激发射过程主要发出三个波长（3.39微米，1.15微米和6328埃）的激光。氦氖激光器输出的激光功率只有几毫瓦到100毫瓦，效率约为0.1％。但是，氦氖激光器具有单色性好、方向性强、使用简便、结构紧凑坚固等优点，因而在精密测量、准直和测距中得到广泛的应用。激光器名称：氦氖激光器工作物质：氖原子泵浦方式：电刺激能级结构：四能级系统输出光波：它可以在可见光区及红外区中产生多种波长和激光谱线，主要产生的有632.8nm红光、和1.15μm及3.39μm红外光。632.8nmHe-Ne激光器最大连续输出功率可达到1W，寿命也达到10Kh以上。借助调节放大电流大小，使功率稳定性达到30秒内的误差为0.005％，十分钟内的误差为0.015％的功率稳定度；发散角仅为0.5毫弧度。He-Ne激光器除了具有一般的气体激光器所固有的方向性好，单色性好，相干性强诸优点外，还具有结构简单、寿命长、价廉、频率稳定等特点。He-Ne激光在精确指示，激光测量，医疗卫生方面有很广泛的用途。主要用途：在瓜果照射的应用机理，激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，农业的实际应用上取得了良好效果。可以应用于测量、激光照排、激光治疗。（2）分子气体激光器工作物质是中性分子气体，如氮、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽等。波长范围很广，从真空紫外、可见光到远红外。其中以二氧化碳激光器最为重要，其特点是效率高，大约在10％～25％范围内，可以获得很高激光功率,连续输出功率高达万瓦,脉冲器件输出可达万焦耳每脉冲级。这种激光器工作在以9.4微米和10.4微米为中心的多条分子振转光谱线上。激光器名称：CO2激光器工作物质：CO2泵浦方式：高压电激能级结构：4能级结构输出光波：CO2激光器效率高，不造成工作介质损害，发射出10.6μm波长的不可见激光，是一种比较理想的激光器。按气体的工作形式可分封闭式及循环式，按激励方式分电激励，化学激励，热激励，光激励与核激励等。主要用途：二氧化碳激光器分为普通低气压封离型激光器、横向和纵向气体循环流动型激光器、横向大气压和高气压连续调谐激光器、气动激光器和波导激光器等。这些激光器可用于加工和处理（如焊接、切割和热处理）、光通信、测距、同位素分离和高温等离子体研究等方面。其中波导二氧化碳激光器是一种结构紧凑、增益高和可调谐的激光器，特别适用于激光通信和高分辨光谱学。CO2激光治疗外伤性面部瘢痕1）、色素沉着的问题：对于这个