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激光技术全面解析

  半导体激光的例子:

  半导体激光的介质体积小(典型尺寸约为10μm ×300μm ×500μm)、效率高、功率高、操作电流及电压低,消耗能量少,所以为人们所乐于使用。用许多个半导体激光激发其他的固体激光,是一种很有价值的应用。

  6、色中心(Color-center)激光

  碱金属的卤化物晶体中有某些杂质时,受到适当辐射照射后会显现颜色。卤化物的例子有KCl、 RbCl 、LiF、KF等,杂质则有Li、Na等。这些杂质称为「色中心」。

  7、自由电子 (Free electron) 激光

  自由电子激光(FEL)以极高真空中的高速自由电子为主动介质。其波长可以调变,由微波到软X射线都可能。因此是一部装置可执行多种功能。现在的研究方向之一,是开发桌上型的机种,以便扩大应用场合,并降低价格。

  8、倍频(Frequency double)激光

  倍频激光实际上是加上倍频晶体的激光,但是有些数据上用造成倍频效应的晶体称呼它们,例如KDP(Potassium dihydrogen phosphate)激光及KTP(Potassium titanyl phosphate)激光。因此,本文列出这一项,以引起读者注意KDP及KTP并非激光的主动介质,并略为介绍此类晶体。倍频是非线性光学晶体(Nonlinear optical crystal)的功能之一。选用晶体时,产生倍频波的适用波段及转换效率(Conversion efficiency)是重要指标。其他要注意的项目包括是否会潮解、会造成损坏的光强度、晶体切割方向及镀膜状况等。

  KDP是磷酸二氢钾(KH2PO4),为最早使用的倍频晶体,某些条件下的转换效率很高,但是会潮解,须注意防范。KTP是磷酸钾钛氧(KTiOPO4),性能与KDP相似,但是不会潮解。偏硼酸钡(Beta barium borate,β-BaB2O4; BBO)是较受重视的一种非线性光学晶体,它具有一些优良性质,但与其他晶体相同,并非适用于一切场合。举例来说,有些晶体适合产生二倍频,但不适用于三倍频。

  五、 激光的特点

  1、相干性好

  2、方向性强

  3、单色性好

  1、相干性好

  一个几十瓦的电灯泡,只能用作普通照明。如果把它的能量集中到1m直径的小球内,就可以得到很高的光功率密度,用这个能量能把钢板打穿。然而,普通光源的光是向四面八方发射的,光能无法高度集中。普通光源上不同点发出的光在不同方向上、不同时间里都是杂乱无章的,经过透镜后也不可能会聚在一点上。

  激光与普通光相比则大不相同。因为它的频率很单纯,从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播,可以用透镜把它们会聚到一点上,把能量高度集中起来,这就叫相干性高。一台巨脉冲红宝石激光器的亮度可达1015w/cm2?sr,比太阳表面的亮度还高若干倍。具有高亮度的激光束经透镜聚焦后,能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温,这就使其可能可加工几乎所有的材料。

  2、方向性强

  激光的方向性比现在所有的其他光源都好得多,它几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去,历经38.4万公里的路程后,也只有一个直径为2km左右的光斑。

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