三張表看懂各類雷射器的特點及應用

2020-11-23 OFweek維科網

Yb：YAG，在YAG中摻入鐿（Yb），可輸出1030nm的光。Yb：YAG的泵浦波長為941nm，與輸出波長非常接近，可實現91．4％的泵浦量子效率，伴隨泵浦產生的熱量則被抑制到10％以內（輸入的能量大多數轉換為輸出雷射的能量，少部分變成熱，意味著轉換效率很高），是Nd：YAG的25％～30％。Yb：YAG已成為最引人注目的固體雷射介質之一，LD泵浦的高功率Yb：YAG固體雷射器成為新的研究熱點，並被視為發展高效、高功率固體雷射器的一個主要方向。

除了上述兩種，YAG還可摻入鈥（Ho）、鉺（Er）等。Ho：YAG可產生對人眼安全的2097nm和2091nm雷射，主要適用於光通信，雷達和醫學應用。Er：YAG則輸出2．9μm的光，人體對這一波長吸收率很高，對雷射外科和血管外科有很大的應用潛力。

氣體雷射器是利用氣體作為增益介質的雷射器，一般是對氣體放電進行泵浦（與固體雷射器大同小異，不再贅述）。氣體種類有原子氣體（氦氖雷射器、惰性氣體離子雷射器、金屬蒸汽雷射器）、分子氣體（氮氣雷射器、二氧化碳雷射器）、準分子氣體，還有通過化學反應提供泵浦能量的特殊氣體雷射器。


氦氖雷射器（HeNe）是以75％以上的He和15％以下的Ne的混合氣體作為增益介質，根據工作環境不同，可發出綠（543．5nm）、黃（594．1nm）、橙（612．0nm）、紅（632．8nm）及三種近紅外光（1152nm、1523nm和3391nm），其中紅光（632．8nm）最為常用。HeNe雷射器輸出的光束呈高斯分布，光束質量非常穩定，雖然功率不高，但在精密測量領域有著不俗的表現。

惰性氣體雷射器常見的是氬離子（Ar＋）和氪離子（Kr＋）。其能量轉化率最高可達0．6％，可長期連續穩定輸出30－50w的功率，壽命超過1000h。主要用於雷射顯示、拉曼光譜、全息、非線性光學等研究領域以及醫療診斷、列印分色、計量測定材料加工及信息處理等方面。

金屬蒸汽雷射器以銅蒸氣為例。銅蒸氣雷射器主要輸出綠光（510．5nm）和黃光（578．2nm），可達到100w的平均功率和100kw的峰值功率。  其主要應用領域為染料雷射器的泵浦源。此外，還可用於高速閃光照相、大屏幕投影電視及材料加工等。

氮分子雷射器以氮氣為增益介質，可發射337．1nm 、357．7 nm、315．9 nm的紫外光，峰值功率可達45kw。可作為有機染料雷射器的泵浦光源，在雷射分離同位素、螢光診斷、超高速攝影、汙染檢測以及醫療衛生、農業育種等方面也得到廣泛應用。由於其短波長更易聚焦得到小光斑，因此還可用於加工亞微米量級的元件。

二氧化碳雷射器所用的增益介質是混了氦氣和氮氣的二氧化碳，可輸出以9．6μm和10．6μm波長為中心的遠紅外光。二氧化碳雷射器的能量轉換率高，輸出功率可從幾瓦到幾萬瓦，加上極高的光束質量，使得二氧化碳雷射器在材料加工、科研、國防及醫學方面均有著廣泛應用。

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