半導(dǎo)體激光器俗稱為激光二極管,因?yàn)槠溆冒雽?dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的特性,所以被稱為半導(dǎo)體激光器。通常采用的工作物質(zhì)有砷化鎵、硫化鎘、磷化銦等,可以作為光纖激光器和固體激光器的泵浦源,也可以直接輸出激光作為光源。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷深入發(fā)展,市場(chǎng)需求不斷轉(zhuǎn)向。應(yīng)用領(lǐng)域也不斷發(fā)生變化。從小功率設(shè)備,發(fā)展到目前的大功率設(shè)備,也從一些輕型加工領(lǐng)域向重型加工領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。
半導(dǎo)體激光器的基本結(jié)構(gòu):
1、激光工作介質(zhì)
激光的產(chǎn)生必須選擇合適的工作介質(zhì),可以是常體、液體、固體或半導(dǎo)體。在這種介質(zhì)中可以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),以制造獲得激光的必要條件。顯然亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的存在,對(duì)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)世非常有利的。現(xiàn)有工作介質(zhì)近千種,可產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)包括從真空紫外道遠(yuǎn)紅外,非常廣泛。
2、激勵(lì)源
為了使工作介質(zhì)中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),必須用一定的方法去激勵(lì)原子體系,使處于上能級(jí)的粒子數(shù)增加。半導(dǎo)體激光器一般可以用氣體放電的辦法來利用具有動(dòng)能的電子去激發(fā)介質(zhì)原子,稱為電激勵(lì);也可用脈沖光源來照射工作介質(zhì),稱為光激勵(lì);還有熱激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)等。
3、聚光系統(tǒng)
聚光腔的作用有兩個(gè),一個(gè)是將泵浦源與工作物質(zhì)有效的耦合;另一個(gè)是決定激光物質(zhì)上泵浦光密度的分布,從而影響到輸出光束的均勻性、發(fā)散度和光學(xué)畸變。工作物質(zhì)和泵浦源都安裝在聚光腔內(nèi),因此聚光腔的優(yōu)劣直接影響泵浦的效率及工作性能。
4、光學(xué)諧振腔
由全反射鏡和部分反射鏡組成,是半導(dǎo)體激光器的重要組成部分。光學(xué)諧振腔除了提供光學(xué)正反饋維持激光持續(xù)振蕩以形成受激發(fā)射,還對(duì)振蕩光束的方向和頻率進(jìn)行限制,以保證輸出激光的高單色性和高定向性。
5、冷卻與濾光系統(tǒng)
冷卻與濾光系統(tǒng)是激光器必不可少的輔助裝置。工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的熱效應(yīng),所以通常都要采取冷卻措施。主要是對(duì)激光工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)和聚光腔進(jìn)行冷卻,以保證激光器的正常使用及器材的保護(hù)。冷卻方法有液體冷卻、氣體冷卻和傳導(dǎo)冷卻,但目前使用廣泛的是液體冷卻方法。要獲得高單色性的激光束,濾光系統(tǒng)起了很大的作用。濾光系統(tǒng)能夠?qū)⒋蟛糠值谋闷止夂推渌恍└蓴_光過濾,使得半導(dǎo)體激光器輸出的激光單色性非常好。
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