激光系統(tǒng)知識培訓(xùn)

1、深圳市光大激光科技股份有限公司深圳市光大激光科技股份有限公司 樂總工 2012年11月08日 17:00-18:30 培訓(xùn)目標(biāo) 激光原理補(bǔ)充 介紹公司所用的部分激光器和它們的原理 下周將介紹激光加工原理 目錄 激光原理補(bǔ)充 固體激光器 二氧化碳激光器 光纖激光器激光原理補(bǔ)充激光原理補(bǔ)充-橫電磁波模上：不同TM橫電磁波模 下：高斯光束TM00光強(qiáng)分布TEM: Transverse Electromagnetic Mode橫電磁波模：mn數(shù)字代表節(jié)點(diǎn)數(shù)m-1和n-1 高斯光束：高斯光束：TM00激光加工中的最常用的模橫截面光強(qiáng)成高斯分布優(yōu)點(diǎn)：能量集中，經(jīng)過一般光學(xué)器件后仍是高斯光束光束腰寬光束腰寬

2、：光強(qiáng)為中心光強(qiáng)的1/e2=13.5%處的對應(yīng)直徑值“Fundamentals of Light Sources and Lasers”, 2004, Mark Csele激光原理補(bǔ)充激光原理補(bǔ)充-聚焦光斑計算聚焦光斑計算聚焦后的高斯光束透鏡聚焦光斑大小光斑大小的計算：瑞利距離（聚焦深度聚焦深度）的計算：激光波長f：聚焦透鏡焦距M2：光束質(zhì)量因子，定義為光束發(fā)散角除以衍射極限下的發(fā)散角D0：入射光在透鏡入射處光斑大小“Practical Considerations in the Design of Visible and UV Laser Based Micromachining Syste

3、ms”，Cohent 固體激光器固體激光器 DPSSL：diode-pumped solid state laser 波長：1064nm，532nm，355nm 二氧化碳激光器二氧化碳激光器 波長：10.6m 光纖激光器光纖激光器 波長：1064nm，1070-0180nm，532nm，355nm公司部分激光器介紹公司部分激光器介紹Coherent Inc.美國相干i.e. AVIA系列Advanced Optowave Corp.美國光波i.e. AWAVE系列固體激光器供應(yīng)商固體激光器供應(yīng)商固體激光器原理固體激光器原理-端面泵浦激光器端面泵浦激光器“High Power Q-switche

4、d TEM00 Mode Diode-Pumped Solid StateLasers with 30W Output Power at 355nm” 2006. C. X. Wang增益介質(zhì)增益介質(zhì)：Nd:YAG 摻釹釔鋁石榴石 neodymium-doped yttrium aluminum garnetNd:YVO4 摻釹釩酸釔 neodymium-doped yttrium vanadate上：端面泵浦激光器；下：倍頻光路泵浦光源泵浦光源：二極管泵浦波長波長：1064nm，經(jīng)非線性晶體（如LBO）倍頻至532nm(SFG)，355nm(THG)固體激光器原理固體激光器原理-Nd：YAG

5、能級圖能級圖“Laser Fabrication and Machining of Materials”, 2008,N.B.DahotreNd:YAG激光器中釹離子能級示意圖Nd:YAG 四能級激光器，容易實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)增益介質(zhì)：取代釔鋁石榴石 （Y3Al5O12）中Y3+的Nd3+受激輻射的能級躍遷：4F3/2 level 到 4I11/2可以連續(xù)出光，也可以調(diào)Q脈沖出光固體激光器原理固體激光器原理-泵浦光譜和泵浦光譜和YAG吸收譜吸收譜“Fundamentals of Light Sources and Lasers”, 2004, Mark Csele“GaN-Based Laser Diodes Towards Longer Wavelengths and Short Pulses” 2012 W.G.SheibenzuberYAG晶體吸收譜閃光燈泵浦發(fā)射光譜(氙燈和氪燈）紫光激光二極管發(fā)射光譜激光二極管泵浦可以更好的對增益介質(zhì)進(jìn)行激發(fā)。也可以選擇性的激發(fā)增益介質(zhì)到指定能級固體激光器原理固體激光器原理-品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) （Q因數(shù)）兩種定義為：1. 諧振腔里儲存能量與每周期損失能量的比值的2倍 2. 諧振頻率與諧振半高寬的比值調(diào)Q激光：一開始Q開關(guān)打開，Q因數(shù)很低，諧振腔能量損失很大，激光閾值高，不會發(fā)生受激輻射，使得諧振腔內(nèi)可以達(dá)到