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激光器的原理是什么

发布时间:2025-02-08 02:49:06

激光原理为何重要?理解常见激光器如半导体、光纤、碟片、YAG的区别,能提升选型时的判断力,增加相关知识的储备。激光原理主要涉及激光发生、结构组成及常见激光器介绍。

激光发生基于“受激辐射光放大”这一概念,源于爱因斯坦的理论,是光与物质相互作用的结果。具体而言,激光的发生分为自发辐射、受激吸收与受激辐射三种过程。在玻尔模型基础上,电子在原子内的不同能级间跃迁,吸收能量后从高能级向低能级跃迁时释放光子,形成激光。

自发辐射是指电子自发从高能级向低能级跃迁,释放一个光子。自发辐射产生的光子随机、非相干,非激光所需。受激吸收是电子在吸收光子后跃迁至高能级,为泵浦过程的一部分,促进粒子数反转。受激辐射则是当电子在高能级受到外来光子激励后,向下跃迁并发射与外来光子完全相同的光子,形成激光。

激光器的核心结构包括增益介质、泵浦源和谐振腔。增益介质为激光工作介质,其激活粒子具有适合受激辐射的能级结构。泵浦源提供能量,使电子跃迁至高能级。谐振腔筛选光波模式,控制光束传播方向,选择性放大受激辐射光频率,提高激光单色性。

激光器分类依据增益介质或能量形式,包括二氧化碳激光器、YAG激光器、光纤激光器和半导体激光器。二氧化碳激光器波长为10.6um,主要用于非金属材料切割、焊接和光刻。YAG激光器波长为1.06um,适用于脉冲激光器,峰值功率高,但平均功率低。光纤激光器波长为1060nm,是当前市场主流,应用于激光焊接、切割等。半导体激光器波长主要在976nm,用于熔覆,光斑较大。

脉冲激光器、准连续激光器和连续激光器依据能量作用形式分类。脉冲激光器适用于薄板材料加工、清洗等,峰值能量高,频率快。准连续激光器弥补千瓦级连续光纤激光器与调Q脉冲激光器的空白,适用于更厚材料焊接,控制热量影响。连续激光器用于持续输出激光进行焊接加工,根据芯径、光束质量分为单模、多模激光器,适用于不同应用场景。

本文旨在传播激光工艺基础知识,促进行业交流与发展。如有志同道合者,欢迎整理工艺经验、对激光的认识,投稿分享。公众号建有激光工艺交流群,欢迎工艺同行加入,互相学习,微信DJFWill。

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