固体激光器

固体激光器

    用固体激光材料作为工作物质的激光器（见激光）。1960年，T.H.梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。

固体激光器的简介

　  所谓固体激光器就是用固体激光材料作为工作物质的激光器。1960年，T・H・梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。虽然激光枪的概念自从1960年发明激光以来就不绝于耳，但是传统通过化学反应来产生激光的做法太过笨重，对于军事用途来说很不现实。此次试验中所采用的固态激光器装置，在体积上要紧凑得多，并且是通过玻璃或陶瓷材料产生的。

　　固体激光器的工作物质，主要由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。其中，玻璃激光工作物质容易制成均匀的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。但其荧光谱线较宽，热性能较差，不适于高平均功率下工作。而晶体激光工作物质一般具有良好的热性能和机械性能。自上世纪60年代以来，已有300种以上掺入各种稀土金属或过渡金属离子氧化物和氟化物晶体实现了激光振荡，但是由于固体激光器光源的发射光谱中只有一部分为工作物质所吸收，再加上其他损耗，因而能量转换效率不高，一般在千分之几到百分之几之间。直到最近，技术的发展才实现了让固态激光装置产生和化学反应做法等量的能量。而这个重大问题的解决，相当于将固体激光武器的发展一下子送上了快车道。

固体激光器的应用

　　固体激光器的特点大体上可归纳为：有较大的输出功率和较紧凑的结构。直到80年代末期，固体激光器的应用主要集中在科研和开发、加工、医疗和军用等四个方面。

　　在科研、开发方面，涉及面很广，包括作核聚变研究的高峰值功率激光器系统、作光谱研究和新材料开发用的超短脉冲激光器和可调谐激光器以及由同体激光器泵浦的染料可调谐激光器、作脉冲全息摄影用的红卞石激光器、作高速摄影用的超短脉冲激光器、测人造地球11星轨迹和）球表面用的高精度激光测距仪、遥感用的激光雷达等等。

　　在加工方面，主要用Nd：YAG激光器，平均功率从瓦级至千瓦级，用于打孔、切割、划片、焊接、阻值微调、打标和表面改性等。激光加工不仅极大地提高了工效和质量，而且有些加工工艺非激光莫属。例如吉列牌剃须刀片，每个刀片厚度仅0.1毫米，要用13个焊点焊在0.2毫米的托架上，就是用一台激光焊接饥在半秒钟内完成的。刀片焊点也不变形，其它厂艺很难做到。在微电厂工业中也有不少激光加工。在德国，近几年在汽车工业中兴起激光热，特别是固体激光受到重视，因为它可用柔软的光纤传输能量，容易同机器人结合，实多维空间的切割和焊接。

　　在医疗人面，主要用于外科手术、眼科治疗，兼及皮肤科、牙科。近年来利用固体激光易于通过光纤传输的优点，发展了内窥镜手术。激光医疗不仅减轻了患者的痛苦，而且许多手术比传统手术简便易行，不需住院，即可完成，因而可以节约大量医疗费用。

应用和趋势

    固体激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途。它常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面。固体激光器还用作可调谐染料激光器的激励源。

    固体激光器的发展趋势是材料和器件的多样化，包括寻求新波长和工作波长可调谐的新工作物质，提高激光器的转换效率，增大输出功率，改善光束质量，压缩脉冲宽度，提高可靠性和延长工作寿命等。