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激光器發展歷程中的主要代表以及未來的發展方向

更新時間:2019-11-11點擊次數:1256
   激光器從出現到現在經歷了很長的一段時間,其中比較有代表性的激光器主要有三種,分別是:紅寶石激光器、氦氖激光器以及激光二極管等,其中:
 
  1、紅寶石激光:開始的激光器是紅寶石被明亮的閃光燈泡所激勵,所產生的激光是“脈沖激光”,而非連續穩定的光束。這種激光器所產生的光束質量和我們現在使用的激光二極管產生的激光有本質的區別。紅寶石激光僅僅持續幾納秒的強光發射非常適合捕捉容易移動的物體,例如拍攝全息的人物肖像畫。
 
  2、氦氖激光器:作為臺氣體激光器,氦氖激光器是全息攝影師常用的裝備,其優點有產生連續激光輸出;且不需要閃光燈泡進行光激勵,而用電激勵氣體。
 
  3、激光二極管:激光二極管在如今的應用比較廣泛,我們將二極管的PN結兩側電子與空穴的自發復合而發光的現象稱為自發輻射。當自發輻射所產生的光子通過半導體時,一旦經過已發射的電子—空穴對附近,就能激勵二者復合,產生新光子,這種光子誘使已激發的載流子復合而發出新光子現象稱為受激輻射。如果注入電流足夠大,則會形成和熱平衡狀態相反的載流子分布,即粒子數反轉。當有源層內的載流子在大量反轉情況下,少量自發輻射產生的光子由于諧振腔兩端面往復反射而產生感應輻射,造成選頻諧振正反饋,或者說對某一頻率具有增益。當增益大于吸收損耗時,就可從PN結發出具有良好譜線的相干光——激光。激光二極管的發明讓激光應用可以迅速普及,各類信息掃描、光纖通信、激光測距、激光雷達、激光唱片、激光指示器、超市的收款等等,各類應用正在不斷被開發和普及。
 
  在未來,激光器將繼續朝著更快、更高、更好、更短四大發展方向發展:
 
  1、更好:激光器輸出的光束質量越來越好,光纖激光器的光束質量已經達到10萬瓦級單模。在過去的一年中,光纖激光器、碟片激光器、直接半導體激光器的亮度都有大幅度提升。
 
  2、更高:激光器的功率越來越高,平均功率已經超過10萬瓦。2013年,臺商用的10萬瓦級光纖激光器在日本名古屋NADEX中心安裝,用于焊接300mm厚的鋼板。激光切割應用也向著更高的功率發展,激光切割機的功率持續走高,已經達到8—12kW。
 
  3、快:激光器的脈沖速度越來越快,超快激光器取得了快速發展,已經憑借著更簡單的結構、更方便的操作、更低廉的成本和更穩定的性能,走出實驗室進入工業應用中。
 
  4、更短:激光器的輸出波長覆蓋更短的波段,短波長激光器已經廣泛應用。很多*的制造工藝都需要冷加工,例如在智能手機制造中,很多時候需要用短波長、短脈沖的紫外激光來處理。短波長激光已經在表面標記、半導體晶圓加工、鉆孔、切割等領域獲得了大量應用。

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