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固體激光器的工作原理

固體激光器是基于受激發(fā)射放大的原理工作的。它使用固態(tài)材料作為增益介質(zhì)，這種材料通常是由一種基質(zhì)晶體（如藍(lán)寶石、釔鋁石榴石YAG等）摻雜了激活離子（例如釹Nd、鉺Er、鈦Ti等）構(gòu)成的。

首先需要提供能量給固體激光器的增益介質(zhì)。這通常是通過(guò)光學(xué)泵浦完成的，即使用高強(qiáng)度的光（如閃光燈或二極管激光器發(fā)出的光）照射到固體介質(zhì)上。泵浦光的能量被激活離子吸收，使它們從基態(tài)躍遷到一個(gè)較高的能量狀態(tài)。

當(dāng)激活離子被激發(fā)后，它們會(huì)處于一個(gè)不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)。為了產(chǎn)生激光，需要有足夠多的激活離子處于高能級(jí)，形成所謂的“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”，即高能級(jí)上的粒子數(shù)目超過(guò)了低能級(jí)上的粒子數(shù)目。

在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，一些激活離子會(huì)自發(fā)地從高能級(jí)躍遷回低能級(jí)，并發(fā)射出一個(gè)光子。這個(gè)光子可以進(jìn)一步刺激其他同樣處于高能級(jí)的激活離子，促使它們也發(fā)生躍遷并發(fā)射出具有相同頻率、相位和方向的光子，這一過(guò)程稱為受激發(fā)射。

固體激光器中包含兩個(gè)平行的反射鏡構(gòu)成的諧振腔，其中一個(gè)為全反射鏡，另一個(gè)為部分透射鏡。受激發(fā)射產(chǎn)生的光子會(huì)在諧振腔內(nèi)來(lái)回反射，繼續(xù)引發(fā)更多的受激發(fā)射事件，從而放大光信號(hào)。最終，一部分放大后的光束將透過(guò)部分透射鏡輸出，形成激光輸出。

經(jīng)過(guò)多次反射和放大，激光束通過(guò)部分透射鏡離開(kāi)激光器，此時(shí)的光束具有單色性好、相干性強(qiáng)、方向性佳等特點(diǎn)。

固體激光器波長(zhǎng)

固體激光器的波長(zhǎng)取決于所使用的增益介質(zhì)和激活離子。不同的激活離子在特定的固態(tài)基質(zhì)中可以發(fā)射不同波長(zhǎng)的光，這使得固體激光器能夠在從紫外到紅外的廣泛范圍內(nèi)產(chǎn)生激光。

常見(jiàn)的激活離子及其對(duì)應(yīng)的典型激光波長(zhǎng)介紹：

釹（Nd）：當(dāng)摻雜在釔鋁石榴石（YAG）中時(shí)，通常產(chǎn)生1064納米（nm）的近紅外激光；也可以通過(guò)頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)獲得532 nm（綠色）、355 nm（紫外線）或266 nm（深紫外線）等波長(zhǎng)。

鈦藍(lán)寶石（Ti:sapphire）：這種材料可以調(diào)諧輸出從約650 nm到1100 nm之間的可見(jiàn)光和近紅外光。

鉺（Er）：例如摻鉺的釔硅酸鹽（Er:YSGG），可發(fā)射約2.94微米（μm）的紅外激光，此波長(zhǎng)非常適合用于水吸收較高的醫(yī)療應(yīng)用。

鐿（Yb）：摻鐿材料如鐿摻雜的釔鋁石榴石（Yb:YAG）或者鐿摻雜的光纖，通常發(fā)射1030 nm左右的激光。

鉻（Cr）：例如鉻摻雜的鋰鍶鋁氟化物（Cr:LiSAF），它可以發(fā)射約860 nm的激光。

固體激光器的波長(zhǎng)還可以通過(guò)非線性光學(xué)過(guò)程進(jìn)一步改變，比如二次諧波生成（SHG）、三次諧波生成（THG）等，這些過(guò)程可以將原始波長(zhǎng)減半或三分之一，從而實(shí)現(xiàn)更短波長(zhǎng)的激光輸出。

此外，鎖模技術(shù)和調(diào)Q技術(shù)等先進(jìn)的泵浦方法可以使固體激光器產(chǎn)生超短脈沖，并且通過(guò)調(diào)節(jié)腔內(nèi)組件還可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的精細(xì)調(diào)諧。

固體激光器檢測(cè)機(jī)構(gòu)

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固體激光器檢測(cè)一般包括了固體激光器性能檢測(cè)和固體激光器安全等級(jí)認(rèn)證。

固體激光器性能檢測(cè)又包括了下面這些檢測(cè)項(xiàng)目：

固體激光器波長(zhǎng)檢測(cè)

固體激光器輸出功率檢測(cè)

固體激光器功率不穩(wěn)定度檢測(cè)

固體激光器光束質(zhì)量因子檢測(cè)

固體激光器光束指向不穩(wěn)定度檢測(cè)

固體激光器束散角檢測(cè)

固體激光器出口光束直徑、束寬檢測(cè)

固體激光器束腰直徑、寬度檢測(cè)

固體激光器偏振度檢測(cè)

固體激光器閾值檢測(cè)

固體激光器電光轉(zhuǎn)換效率檢測(cè)

準(zhǔn)連續(xù)性和脈沖型固體激光器檢測(cè)：

脈沖寬度檢測(cè)

脈沖重復(fù)頻率檢測(cè) 

輸出能量檢測(cè)

輸出能量不穩(wěn)定度檢測(cè)

平均功率檢測(cè)

如果您有固體激光器需要做檢測(cè)和認(rèn)證，歡迎來(lái)電咨詢。