Ky开元集团技术已从方方面面走进了人们的生活,但Ky开元集团器种类繁多,其各自波长不同,特性不同,因此所应用的领域也不同。相信大多数人面对纷繁复杂的Ky开元集团器种类,多少觉得有点头疼。因此,本文将各类型的Ky开元集团器进行了汇总,为大家逐一讲解各类Ky开元集团器的特点及实际应用的情况。
按工作介质不同,Ky开元集团器分为固体Ky开元集团器、气体Ky开元集团器、染料Ky开元集团器、半导体Ky开元集团器、光纤Ky开元集团器和自由电子Ky开元集团器6种。其中固体Ky开元集团器和气体Ky开元集团器还有很多细分种类。除自由电子Ky开元集团器外,各种Ky开元集团器的基本工作原理均相同,包括泵浦源、光学谐振腔和增益介质三部分。
在固体Ky开元集团器中,一般以光作为泵浦源,能产生Ky开元集团的晶体或玻璃被称为Ky开元集团工作物质。Ky开元集团工作物质由基质和激活离子两部分组成,基质材料为激活离子提供了一个合适的存在与工作环境,而由激活离子完成Ky开元集团产生过程。常用的激活离子主要是过渡金属离子,如铬、钻、镍等离子以及稀土金属离子,如钕离子等。表面镀有介质膜的反射镜作为谐振腔镜片,其中一片为全反镜,一片为半反镜。当采用不同的激活离子、不同的基质材料和不同波长的光激励,会发射出各种不同波长的Ky开元集团。
红宝石Ky开元集团器输出的Ky开元集团波长为694.3nm,光电转换率低,只有0.1%。但其荧光寿命长,有利于储能,可输出较高的脉冲峰值功率,一根笔芯粗细,手指长的红宝石棒产生的Ky开元集团就可以轻松的产生打穿铁皮。在效率更高的YAGKy开元集团器出现之前,红宝石Ky开元集团器被广泛地用在Ky开元集团切割、钻孔上。此外,694nm的光极易被黑色素吸收,因此红宝石Ky开元集团器还被用于色素性病变(皮肤长斑)的治疗。
钛蓝宝石Ky开元集团器因其晶体性质,具备较宽的可调谐范围(即可调波长范围),可根据需要,输出660nm-1200nm波长的光。加上倍频技术(能使光的频率翻倍,即波长减半)的成熟,波长范围可扩展到330nm-600nm。钛蓝宝石Ky开元集团器被用于飞秒分光、非线性光学研究、生成白光、生成太赫兹波等,在医美方面也有应用。
YAG是钇铝石榴石的简称,该物质是目前综合特性最为优异的Ky开元集团晶体基质,在掺入钕(Nd)之后可输出1064nm的光,最大连续输出功率可达1000w。早期使用惰性气体闪光灯作为Ky开元集团器的泵浦源,但闪光灯泵浦方式,光谱范围宽,与Ky开元集团增益介质吸收光谱重合性差,热负荷较大,造成光电转换率低的后果。因此现在使用LD(Ky开元集团二极管)泵浦,可实现Ky开元集团器的高效率,高功率,长寿命。Nd:YAGKy开元集团器可用于血管瘤的治疗,抑制肿瘤生长。但这种Ky开元集团对组织的热损伤是非选择性的,在凝固瘤体血管的同时,多余的能量也会损伤周围正常的组织,术后容易留下瘢痕。因此,Nd:YAGKy开元集团多用于外科、妇科、五官科,而少用于皮肤科。
Yb:YAG,在YAG中掺入镱(Yb),可输出1030nm的光。Yb:YAG的泵浦波长为941nm,与输出波长非常接近,可实现91.4%的泵浦量子效率,伴随泵浦产生的热量则被抑制到10%以内(输入的能量大多数转换为输出Ky开元集团的能量,少部分变成热,意味着转换效率很高),是Nd:YAG的25%~30%。Yb:YAG已成为最引人注目的固体Ky开元集团介质之一,LD泵浦的高功率Yb:YAG固体Ky开元集团器成为新的研究热点,并被视为发展高效、高功率固体Ky开元集团器的一个主要方向。
除了上述两种,YAG还可掺入钬(Ho)、铒(Er)等。Ho:YAG可产生对人眼安全的2097nm和2091nmKy开元集团,主要适用于光通信,雷达和医学应用。Er:YAG则输出2.9μm的光,人体对这一波长吸收率很高,对Ky开元集团外科和血管外科有很大的应用潜力。
气体Ky开元集团器是利用气体作为增益介质的Ky开元集团器,一般是对气体放电进行泵浦(与固体Ky开元集团器大同小异,不再赘述)。气体种类有原子气体(氦氖Ky开元集团器、惰性气体离子Ky开元集团器、金属蒸汽Ky开元集团器)、分子气体(氮气Ky开元集团器、二氧化碳Ky开元集团器)、准分子气体,还有通过化学反应提供泵浦能量的特殊气体Ky开元集团器。
氦氖Ky开元集团器(HeNe)是以75%以上的He和15%以下的Ne的混合气体作为增益介质,根据工作环境不同,可发出绿(543.5nm)、黄(594.1nm)、橙(612.0nm)、红(632.8nm)及三种近红外光(1152nm、1523nm和3391nm),其中红光(632.8nm)最为常用。HeNeKy开元集团器输出的光束呈高斯分布,光束质量非常稳定,虽然功率不高,但在精密测量领域有着不俗的表现。
惰性气体Ky开元集团器常见的是氩离子(Ar+)和氪离子(Kr+)。其能量转化率最高可达0.6%,可长期连续稳定输出30-50w的功率,寿命超过1000h。主要用于Ky开元集团显示、拉曼光谱、全息、非线性光学等研究领域以及医疗诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。
金属蒸汽Ky开元集团器以铜蒸气为例。铜蒸气Ky开元集团器主要输出绿光(510.5nm)和黄光(578.2nm),可达到100w的平均功率和100kw的峰值功率。 其主要应用领域为染料Ky开元集团器的泵浦源。此外,还可用于高速闪光照相、大屏幕投影电视及材料加工等。
氮分子Ky开元集团器以氮气为增益介质,可发射337.1nm 、357.7 nm、315.9 nm的紫外光,峰值功率可达45kw。可作为有机染料Ky开元集团器的泵浦光源,在Ky开元集团分离同位素、荧光诊断、超高速摄影、污染检测以及医疗卫生、农业育种等方面也得到广泛应用。由于其短波长更易聚焦得到小光斑,因此还可用于加工亚微米量级的元件。
二氧化碳Ky开元集团器所用的增益介质是混了氦气和氮气的二氧化碳,可输出以9.6μm和10.6μm波长为中心的远红外光。二氧化碳Ky开元集团器的能量转换率高,输出功率可从几瓦到几万瓦,加上极高的光束质量,使得二氧化碳Ky开元集团器在材料加工、科研、国防及医学方面均有着广泛应用。
准分子是不稳定的分子,在谐振腔内充入不同稀有气体和卤素气体的混合物而有不同波长的Ky开元集团产生。常用相对论电子束(能量大于200千电子伏特)或横向快速脉冲放电来实现激励。当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时,受激态的能量以Ky开元集团辐射的形式放出。在医疗、光通信、半导体显视、遥感、Ky开元集团武器等领域有着广泛应用。
化学Ky开元集团器是一类特殊的气体Ky开元集团器,即是一类利用化学反应释放的能量来实现粒子数反转的Ky开元集团器。这类Ky开元集团器大部分以分子跃迁方式工作,典型波长范围为近红外到中红外谱区。最主要的有氟化氢(HF)和氟化氘(DF)两种装置。前者可以在2.6~3.3微米之间输出15条以上的谱线;后者则约有25条谱线处于3.5~4.2微米之间。这两种器件目前均可实现数兆瓦的输出。由于其能量巨大,一般用于核工程及军事领域。
染料Ky开元集团器使用有机染料作为Ky开元集团介质的Ky开元集团,通常是一种液体溶液。相比气体的和固态的Ky开元集团介质,染料Ky开元集团器通常可以用于更广泛的波长范围内。由于有宽阔的带宽,使得它们特别适合于可调谐Ky开元集团器和脉冲Ky开元集团器。但由于其介质寿命短,输出功率受限,基本被钛蓝宝石等波长可调的固体Ky开元集团器取代。
半导体Ky开元集团器是用半导体材料作为工作物质的Ky开元集团器,激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。体积小,价格低,效率高,使用寿命长,功耗低,可用于电子信息、Ky开元集团打印、Ky开元集团笔、光通信、Ky开元集团电视、小型Ky开元集团投影仪、电子信息、集成光学等领域,是最实用最重要的一类Ky开元集团器。
光纤Ky开元集团器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的Ky开元集团器,应用范围非常广泛,包括Ky开元集团光纤通讯、Ky开元集团空间远距通讯、工业造船、汽车制造、Ky开元集团雕刻Ky开元集团打标Ky开元集团切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设,作为其他Ky开元集团器的泵浦源等等。
自由电子Ky开元集团器是一类不同于传统Ky开元集团器的新型高功率相干辐射光源,它不需要气体、液体或固体作为工作物质, 而是将高能电子束的动能直接转换成相干辐射能.因此, 也可以认为自由电子Ky开元集团器的工作物质就是自由电子。它具有高功率、高效率、波长的大范围调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优良特性,除了它, 还没有一种Ky开元集团器能同时具备这些特点。在物理学研究、Ky开元集团武器、Ky开元集团聚变、光化学、光通讯等领域均有非常可观的前景。
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