激光器的組成結(jié)構(gòu)及工作原理是什么？

激光器主要由以下幾個(gè)部分組成：激光介質(zhì)、光學(xué)諧振腔、泵浦源、調(diào)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(xué)諧振的原理。在激光器中，泵浦源提供能量來(lái)激發(fā)激光介質(zhì)內(nèi)的原子或離子的電子，使它們處于激發(fā)態(tài)。當(dāng)激發(fā)態(tài)的原子或離子躍遷會(huì)基態(tài)時(shí)，會(huì)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(xué)諧振腔中安裝有兩個(gè)高反射率的光學(xué)反射鏡，其中一個(gè)為半透反射鏡，另一個(gè)為全反射鏡。通過(guò)光學(xué)諧振腔的多次反射，會(huì)增強(qiáng)激光的強(qiáng)度，并形成了一條激光輸出光路，成為激光束。調(diào)諧器在激光器中的作用是調(diào)整激光的波長(zhǎng)和頻率，從而滿足不同的應(yīng)用需求。常見(jiàn)的調(diào)諧器有晶格調(diào)諧器、機(jī)械調(diào)諧器、電光調(diào)諧器等。輸出耦合器則起到將激光束從激光器內(nèi)部輸出到外部的作用。輸出耦合器的選擇會(huì)影響激光器的輸出功率和光束質(zhì)量。

激光器一般由三個(gè)部分組成

1、工作物質(zhì)：激光器的核心，只有能實(shí)現(xiàn)能級(jí)躍遷的物質(zhì)才能作為激光器的工作物質(zhì)。

2、激勵(lì)能源：它的作用是給工作物質(zhì)以能量，將原子由低能級(jí)激發(fā)到高能級(jí)的外界能量。通?？梢杂泄饽茉础崮茉?、電能源、化學(xué)能源等。

3、光學(xué)共振腔：作用一是使工作物質(zhì)的受激輻射連續(xù)進(jìn)行;二是不斷給光子加速;三是限制激光輸出的方向。最簡(jiǎn)單的光學(xué)共振腔是由放置在氦氖激光器兩端的兩個(gè)相互平行的反射鏡組成。當(dāng)一些氖原子在實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的兩能級(jí)間發(fā)生躍遷，輻射出平行于激光器方向的光子時(shí)，這些光子將在兩反射鏡之間來(lái)回反射，于是就不斷地引起受激輻射，很快地就產(chǎn)生出相當(dāng)強(qiáng)的激光。

1、激光介質(zhì)可以是氣體、液體、固體和半導(dǎo)體，要求存在亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)為實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)之必要條件;現(xiàn)有工作介質(zhì)近千種，可以產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)從真空紫外到遠(yuǎn)紅外，非常廣泛;

2、激勵(lì)源使介質(zhì)出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)?？梢允请娂?lì)、光激勵(lì)、熱激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)等等。電激勵(lì)用氣體放電的方法去激勵(lì)介質(zhì)原子;各種激勵(lì)方式又被形象地稱為泵浦或抽運(yùn)。不斷泵浦才能維持上能級(jí)粒子數(shù)多于下能級(jí)，不斷獲得激光輸出。

3、有了前兩者只能保證實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，但這樣產(chǎn)生的受激輻射強(qiáng)度很弱，無(wú)法實(shí)際應(yīng)用，所以可以用光學(xué)諧振腔進(jìn)行放大。所謂光學(xué)諧振腔實(shí)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(guò)這塊鏡子射出，被反射回到工作介質(zhì)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(nèi)來(lái)回振蕩造成連鎖反應(yīng)，雪崩似的獲得放大，產(chǎn)生強(qiáng)烈的激光，從部分反射鏡一端輸出。

近幾年激光器應(yīng)用越來(lái)越廣泛，應(yīng)用到各個(gè)范圍中，主要有工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個(gè)領(lǐng)域。有激光打標(biāo)、激光焊接、激光雕刻、激光切割、光纖通信、LDI曝光、機(jī)器視覺(jué)、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光唱片、激光矯視、激光美容、激光掃描、舞臺(tái)燈光等等。

按工作介質(zhì)的不同來(lái)分類，可以是固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光器。固體激光器特點(diǎn)器件小，堅(jiān)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(dǎo)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