激光器主要由以下幾個部分組成:激光介質、光學諧振腔、泵浦源、調諧器和輸出耦合器。激光器的工作原理主要是基于受激輻射和光學諧振的原理。在激光器中,泵浦源提供能量來激發(fā)激光介質內的原子或離子的電子,使它們處于激發(fā)態(tài)。當激發(fā)態(tài)的原子或離子躍遷會基態(tài)時,會被放出一束與泵浦源的光頻率相同,相干性很好的光,即激光束。光學諧振腔中安裝有兩個高反射率的光學反射鏡,其中一個為半透反射鏡,另一個為全反射鏡。通過光學諧振腔的多次反射,會增強激光的強度,并形成了一條激光輸出光路,成為激光束。調諧器在激光器中的作用是調整激光的波長和頻率,從而滿足不同的應用需求。常見的調諧器有晶格調諧器、機械調諧器、電光調諧器等。輸出耦合器則起到將激光束從激光器內部輸出到外部的作用。輸出耦合器的選擇會影響激光器的輸出功率和光束質量。
激光器一般由三個部分組成
1、工作物質:激光器的核心,只有能實現能級躍遷的物質才能作為激光器的工作物質。
2、激勵能源:它的作用是給工作物質以能量,將原子由低能級激發(fā)到高能級的外界能量。通??梢杂泄饽茉?、熱能源、電能源、化學能源等。
3、光學共振腔:作用一是使工作物質的受激輻射連續(xù)進行;二是不斷給光子加速;三是限制激光輸出的方向。最簡單的光學共振腔是由放置在氦氖激光器兩端的兩個相互平行的反射鏡組成。當一些氖原子在實現了粒子數反轉的兩能級間發(fā)生躍遷,輻射出平行于激光器方向的光子時,這些光子將在兩反射鏡之間來回反射,于是就不斷地引起受激輻射,很快地就產生出相當強的激光。
1、激光介質可以是氣體、液體、固體和半導體,要求存在亞穩(wěn)態(tài)能級為實現粒子數反轉之必要條件;現有工作介質近千種,可以產生的激光波長從真空紫外到遠紅外,非常廣泛;
2、激勵源使介質出現粒子數反轉??梢允请娂睢⒐饧?、熱激勵、化學激勵等等。電激勵用氣體放電的方法去激勵介質原子;各種激勵方式又被形象地稱為泵浦或抽運。不斷泵浦才能維持上能級粒子數多于下能級,不斷獲得激光輸出。
3、有了前兩者只能保證實現粒子數反轉,但這樣產生的受激輻射強度很弱,無法實際應用,所以可以用光學諧振腔進行放大。所謂光學諧振腔實際是在激光器兩端裝上兩塊反射率很高的鏡子,一塊全反射,一塊部分反射,以使激光可透過這塊鏡子射出,被反射回到工作介質的光繼續(xù)誘發(fā)新的受激發(fā)射,光被放大。因此光在諧振腔內來回振蕩造成連鎖反應,雪崩似的獲得放大,產生強烈的激光,從部分反射鏡一端輸出。
近幾年激光器應用越來越廣泛,應用到各個范圍中,主要有工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個領域。有激光打標、激光焊接、激光雕刻、激光切割、光纖通信、LDI曝光、機器視覺、激光測距、激光雷達、激光唱片、激光矯視、激光美容、激光掃描、舞臺燈光等等。
按工作介質的不同來分類,可以是固體、氣體、液體、半導體激光器。固體激光器特點器件小,堅固、使用方便、輸出功率大但電源一般都比較龐大。比如鈦寶石激光器一般采用半導體激光器泵浦,常采用環(huán)形腔,可以是連續(xù)或是脈沖式的