激光器的分类介绍
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激光器等级分类标准
激光器的等级分类标准是根据激光器的功率、波长、辐射范围、辐射时间等参数来确定的。
国际标准化组织(ISO)和美国激光安全标准委员会(ANSI)制定了一套广泛应用的激光器等级分类标准,被称为“激光产品安全标准”。
根据这套标准,激光器等级分为以下几个级别:
1. 第一类激光器(Class 1):无眼安全风险的低功率激光器,即使在长时间直接观察下也不会对人眼造成伤害。
2. 第二类激光器(Class 2):低功率可见光激光器,对人眼有一定伤害风险,但由于人眼对瞬时光刺激有自我防御机制,所以在正常使用下不太可能造成损害。
这种激光器的输出功率限制在1毫瓦以下。
3. 第三类激光器(Class 3):中等功率激光器,分为3A和3B 两个子类。
- 3A类激光器:输出功率不超过5毫瓦,对人眼有一定伤害风险,但在正常使用下不会造成严重损伤。
- 3B类激光器:输出功率在5毫瓦到500毫瓦之间,对人眼造成潜在危险,直视或近距离照射可能会引起眼睛损伤。
因此,对于3B类激光器的使用,需要采取一些特殊的安全措施来保护人眼。
4. 第四类激光器(Class 4):高功率激光器,输出功率超过500毫瓦。
这类激光器对眼睛和皮肤都具有严重的伤害风险,甚至可以引起火灾和烧伤。
在使用和操作上,对于第四类激光器需要非常严
格的安全措施和专业技术支持。
需要注意的是,以上等级标准是一种国际通用标准,不同国家和地区可能还会有一些额外的标准和要求。
在使用激光器时,应该遵守相应的安全规范和操作指南,确保激光器的安全使用。
激光等级分类标准激光器是一种利用受激辐射原理产生的高强度、高一致性光束的装置。
根据国际标准,激光器被分为几个等级,不同等级的激光器具有不同的危险性和使用范围。
本文将介绍激光等级分类标准,帮助大家更好地了解激光器的安全使用和管理。
一、激光等级分类。
1. 类别I,这是最安全的激光器等级,不会对人眼造成任何伤害。
即使在长时间直接观察下也不会造成损伤。
这种激光器通常是低能量、低功率的,比如指示激光笔等。
2. 类别II,这类激光器也是低功率的,但如果直接照射到眼睛上,可能会造成眼睛不适和短暂的视觉干扰。
但是,这种激光器一般不会造成永久性损伤。
3. 类别IIIa,这类激光器的功率较高,可能会对眼睛造成短暂的损伤,但只有在长时间暴露下才会产生永久性的伤害。
这类激光器通常用于教学和商业展示。
4. 类别IIIb,这种激光器具有较高的功率,即使短时间内也可能对眼睛造成永久性损伤。
因此,在使用时需要特别小心,避免直接照射到人眼。
5. 类别IV,这是最危险的激光器等级,具有极高的功率,即使短时间内也可能导致严重的眼睛损伤甚至失明。
此外,类别IV激光器还可能对皮肤造成灼伤,甚至引发火灾。
二、激光器的安全使用。
1. 对于类别I和II的激光器,一般来说不会对人眼造成伤害,但也要避免直接照射到眼睛上,以免引起不适。
2. 对于类别IIIa和IIIb的激光器,使用时要注意避免直接照射到眼睛,并且尽量减少暴露时间,以免造成眼睛损伤。
3. 对于类别IV的激光器,使用时必须佩戴特制的激光护目镜,严禁直接照射到人眼,以免造成严重的眼睛损伤。
4. 在使用激光器时,要注意避免将光束照射到反射表面上,以免产生危险的散射光。
5. 激光器的使用和管理必须遵守国家和地方的相关法律法规,严格控制激光器的购买和使用。
三、激光器的管理和维护。
1. 激光器的管理人员必须接受专业的培训,了解激光器的危险性和安全操作规程。
2. 定期对激光器进行检查和维护,确保其工作状态良好,避免因激光器本身故障导致的安全事故。
激光分类标准与激光安全管理激光器按波长分各种类型,由于不同波长的激光对人体组织器官伤害不同。
因此,在每种类型的激光器中,根据其功率输出和对人体的伤害,可以分为以下四个级别。
第一级激光器:即无害免控激光器。
这一级激光器发射的激光,使用过程中不会对人体造成危险,即使用眼睛直视也不会损害眼睛。
对这类激光器不需任何控制。
第二级激光器:即低功率激光器。
输出激光功率虽低,偶尔用眼睛看看,以避免眼睛受伤,但不可长时间直视激光束。
否则,眼底细胞受光子作用而损害视网膜。
但这类激光对人体皮肤无热损伤。
第三级激光器:即中功率激光器。
该激光器的输出功率,例如聚焦时,直视光束会造成眼损伤,但将光改变成非聚焦,漫反射的激光一般无危险,这类激光对皮肤尚无热损伤。
第四级激光器:即大功率激光器,这种激光不仅其直射光束和镜面反射光束对眼睛和皮肤有害,而且损伤相当严重,并且其漫反射光也可能给人眼造成损伤。
根据上述激光器的分级来看,对人眼睛及皮肤损害最大的是第四级激光器。
前述了激光对人体的危害,尤其是对眼睛的损伤,其损伤程度可以使眼睛视力降低,甚至完全失明。
但这种损伤并非所有量级激光能引起,而是有一最低限度——即致伤阈值,只有当激光能量密度或功率密度超过该阈值时,才会对眼睛造成伤害。
激光器的级别分类给我们提供了一个安全的参考值。
激光安全管理措施使用不同级别激光器的管理措施1.使用第一级激光器进行管理由于第一级激光器是无害免控激光器,因此不需任何控制措施。
激光器不必使用警告标记,然而,有必要避免长时间不必要地直接观察第一能级激光束。
2.使用二级激光器的安全措施第二级激光器为低水平激光器,如偶尔照射到人眼还不至于引起伤害,可连续观察激光束时能损伤眼睛。
因此,不能长时间地直视激光束,此是对第二级激光器的最重要控制措施。
此外,警告标志也应张贴在放置第二级激光器的房间门上,以及激光器外壳及其操作面板上。
激光的分类及应用激光是一种特殊的光源,具有高度的单色性、方向性和相干性。
根据其不同的特性和应用领域,激光可以被分为多个分类。
本文将介绍激光的分类及其在各个领域中的应用。
一、激光的分类1. 按激光器工作介质分类:- 气体激光器:利用气体放电产生激光,如二氧化碳激光器、氩离子激光器等。
- 固体激光器:利用固体材料产生激光,如Nd:YAG激光器、激光二极管等。
- 半导体激光器:利用半导体材料产生激光,如激光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等。
2. 按激光器工作方式分类:- 连续激光器:输出连续的激光束,适用于需要持续照射的应用,如激光切割、激光打标等。
- 脉冲激光器:输出脉冲形式的激光束,脉冲宽度通常在纳秒至皮秒级别,适用于高精度测量、激光医疗等领域。
3. 按激光波长分类:- 可见光激光器:波长在400-700纳米范围内,适用于显示技术、激光显示器等。
- 红外激光器:波长在700纳米以上,适用于通信、遥感、红外热成像等领域。
- 紫外激光器:波长在400纳米以下,适用于光刻、荧光光谱分析等领域。
二、激光的应用1. 工业应用:- 激光切割:利用高能激光束对材料进行切割,广泛应用于金属加工、纺织品切割等领域。
- 激光焊接:通过激光束的热作用将材料焊接在一起,具有高精度和高效率,适用于汽车制造、电子组装等行业。
- 激光打标:利用激光束对物体表面进行刻印或标记,应用于产品标识、防伪标记等领域。
2. 医疗应用:- 激光手术:利用激光束对组织进行切割、烧灼或凝固,广泛应用于眼科手术、皮肤整形等。
- 激光治疗:利用激光的生物刺激效应促进组织修复和再生,适用于疤痕修复、疼痛治疗等。
3. 通信应用:- 光纤通信:利用激光器将信息转换为光信号进行传输,具有高速、大容量的优势,是现代通信的重要技术。
- 激光雷达:利用激光束进行距离测量和目标探测,广泛应用于无人驾驶、环境监测等领域。
4. 科学研究:- 光谱分析:利用激光的单色性和相干性进行物质的光谱分析,广泛应用于化学、生物学等领域。
激光器的分级标准及激光安全管理激光器的分级标准:根据国际电工委员会(IEC)的标准,激光器的分级标准主要有四个级别,分别为1级、2级、3级和4级。
1级激光器:无眼和皮肤危害的激光器,即使长时间暴露也不会造成损害。
这些激光器通常为低功率、红光或红外光,例如CD/DVD读写器、激光指示器等。
2级激光器:特定条件下对眼睛造成危害的激光器,但是正常使用时不会造成损害。
这些激光器的功率较低,例如激光打印机、激光测距仪等。
如果直视2级激光器超过0.25秒,在短距离内可能会引起视觉暂时性问题,但很快会恢复正常。
3级激光器:对眼睛造成严重危害的激光器,直接暴露时可能会造成永久损害。
这些激光器通常是高功率激光器,例如工业激光切割机、激光测速仪等。
在正常使用时应避免暴露于直接光线下,必要时应佩戴适当的激光防护眼镜。
4级激光器:对眼睛和皮肤都造成严重危害的激光器,可能造成火灾危险和爆炸危险。
这些激光器的功率非常高,例如军用激光器、科研用激光器等。
使用4级激光器时必须采取严格的安全措施,包括专门的训练、严格的操作规范和有效的防护设备。
激光安全管理:激光安全管理是指通过一系列措施和规范,保护人员和环境免受激光器辐射的损害。
以下是激光安全管理的主要内容:1.风险评估和分类:对使用激光器的场所和设备进行风险评估,并根据评估结果对激光器进行分类,制定相应的使用规范和措施。
2.激光器操作员培训:对激光器操作员进行培训,使其了解激光器的基本知识、操作规范和安全防护措施,并能正确应对潜在的风险和危险情况。
3.安全设备和防护措施:根据激光器的级别和风险评估结果,选择合适的安全设备和防护措施,包括激光防护眼镜、激光屏障、激光警告标识等,确保操作员和其他人员处于安全状态。
4.设备维护和定期检查:定期对激光器设备进行维护和检查,确保其正常运行和安全性能,及时发现和处理潜在的故障和安全隐患。
5.操作规范和安全程序:制定明确的操作规范和安全程序,包括激光器的启动和关闭流程、操作限制和禁止事项等,确保操作员按照规范进行操作,减少人为失误和事故发生的可能性。
激光器的分级标准及激光安全管理激光技术的应用范围越来越广泛,激光器的使用也越来越普遍。
然而,由于激光的特殊性质,不当使用激光器可能会对人体和环境造成损害。
因此,制定并执行激光安全管理措施非常重要。
本文将探讨激光器的分级标准及激光安全管理的相关内容。
1. 激光器分级标准激光器的分级是根据激光器对人眼可能造成的危害程度来划分的。
国际上广泛采用的是美国激光研究协会(Laser Institute of America)制定的激光器分类制度。
该制度根据激光的波长、光功率和辐射时间等因素来划分激光器的等级。
(1)I级激光器:属于无危险类别,不会对眼睛造成损伤。
一般来说,I级激光器只能通过直接注视激光束才会对眼睛产生较小的刺激,不会引起短暂或长期的视觉缺陷。
(2)II级激光器:也称为低能量辐射激光器,仅在直接注视激光束时会对眼睛产生短暂的刺激。
如果避免直接看向激光束,一般不会对眼睛造成永久性损伤。
(3)IIIa级激光器:也称为低能量激光器,眼睛直接暴露于IIIa级激光器的光束下时,可能会引起短暂的视觉刺激和瞬间遮盖。
然而,IIIa级激光器对眼睛的损伤风险相对较低,只有在极近距离直接注视激光束时才可能引起短暂的视觉缺陷。
(4)III级激光器:也称为中等能量激光器,即使在短暂的直接注视下,III级激光器也可能引起短暂的视觉缺陷。
因此,对于III级激光器的使用,应采取严格的安全措施,以防止对人眼造成损害。
(5)IIIb级激光器:也称为高能量激光器,对人眼造成损伤的风险相对较高。
不仅在直接注视时可能造成短暂或长期的视觉缺陷,甚至在激光束经过反射后也可能对眼睛产生危害。
对于IIIb级激光器的使用,必须采取严格的安全措施,以防止对人眼和皮肤造成严重损伤。
(6)IV级激光器:也称为高能量激光器,对人眼和皮肤的危害极高。
不论是直接注视还是激光束反射,都可能造成严重的视觉缺陷和皮肤烧伤。
对于IV级激光器的使用,必须采取极端严格的安全措施,以确保激光器的安全使用。
激光器的分类来源:全球五金网 2011-10-31作者:佛山市科镭激光科技有限公司公司产品公司商机公司招商公司新闻激光器作为所有激光应用产品的核心部件,是所有激光应用产品的重中之重;而且激光器的种类是很多。
下面,将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。
按工作物质分类根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类:①固体(晶体和玻璃)激光器,这类激光器所采用的工作物质,是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的;②气体激光器,它们所采用的工作物质是气体,并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同,而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等;③液体激光器,这类激光器所采用的工作物质主要包括两类,一类是有机荧光染料溶液,另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子(如Nd)起工作粒子作用,而无机化合物液体(如SeOCl)则起基质的作用;④半导体激光器,这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用,其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入),在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间,通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转,从而产生光的受激发射作用;⑤自由电子激光器,这是一种特殊类型的新型激光器,工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束,只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射,原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域,因此具有很诱人的前景。
按激励方式分类①光泵式激光器。
指以光泵方式激励的激光器,包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器,以及少数气体激光器和半导体激光器。
②电激励式激光器。
大部分气体激光器均是采用气体放电(直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入)方式进行激励,而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励,某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。
激光器的分类介绍激光器是一种能够产生具有高度一致性和同步性的激光光束的器件。
根据激光器的工作原理、激光器的波长、激光器的应用领域等不同方面的分类,下面将对激光器进行详细的介绍。
一、根据激光器的工作原理进行分类1.固体激光器:固体激光器是利用外部能量源(例如闪光灯、激光二极管)激励激光介质(例如Nd:YAG、Nd:YVO4)产生激光的一种激光器。
固体激光器具有高效率、高能量、高品质光束等特点,在军事、医学、科研等领域有广泛的应用。
2.气体激光器:气体激光器是利用放电激励稀薄气体分子产生粒子数密度高、能级分布宽的激光介质,然后通过光学共振腔将产生的激光进行放大和聚束。
常见的气体激光器有氦氖激光器、CO2激光器等,广泛应用于科研、测量、医学和工业等领域。
3.半导体激光器:半导体激光器是利用半导体材料在电流或者注入光子的作用下产生受激辐射所形成的激光。
其特点是体积小、效率高、功率低、寿命短等,被广泛应用于光通信、激光打印、激光显示等领域。
4.液体激光器:液体激光器采用液体介质作为激光介质进行激光产生。
液体激光器相比固体激光器和气体激光器具有较高的能量、频率较宽、调谐范围较大等特点,在科研和工业领域有着广泛的应用。
二、根据激光器的波长进行分类1.可见光激光器:可见光激光器产生的激光波长在400~700纳米之间,能够被人眼所感知。
可见光激光器广泛应用于激光显示、激光打印、激光医学等领域。
2.红外激光器:红外激光器产生的激光波长在700纳米到1毫米之间,是不可见光。
红外激光器在通信、材料加工、医学、军事等领域有广泛的应用。
3.紫外激光器:紫外激光器产生的激光波长在10纳米到400纳米之间,也是不可见光。
紫外激光器在微加工、光致发光、光解离等领域有重要的应用。
三、根据激光器的应用领域进行分类1.医学激光器:医学激光器广泛应用于激光治疗、激光手术等医学领域,例如激光照射可以刺激细胞增殖、促进伤口愈合,还可以用于激光石化术、激光治疗静脉曲张等。
常用激光器及其分类本文由高能激光设备制造有限公司()提供激光器发展至今,其品种目前已超过200多种,特点各异,其用途也各不相同。
激光器可按以下方法进行分类.1)按工作介质来分有:固体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器。
此外,还有化学激光器靠化学反应而形成受激状态)和自由电子激光器等。
(1)固体激光器固体激光器的工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺人少量激活离子,除了用红宝石和玻璃外,常用的还有在忆铝石榴石(Y AG)品体中掺人三价铰离子(Nd)的激光器,它发射1060nm的近红外激光.固体激光器连续功率一般可达1 kw以上,脉冲峰值功率可达10000000Kw一般固体激光器具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大的特点。
近年来发展十分迅猛的光纤赫却,其工作物质是一段光纤.光纤中掺不同的元素.能够产生波段范围很宽的激光。
(2)液体激光器常用的是染料激光器,采用有机染料作为工作介质。
大多数情况是把有机染料济于溶剂(乙醇、丙酮、水等)中使用,也有以蒸汽状态工作的。
利用不同染料可获得不同波长的激光(在可见光范困)。
染料激光器一般使用激光作泵浦源.常用的有氢离子激光器。
液体激光器的工作原理比较复杂,它的优点是输出波长连续可调且搜盖面宽。
(3)气体激光器工作物质主要以气体状态进行发射的激光器,在常温常压下是气体,有的物质在通常条件下是液体(如非金属粒子的有水、汞)及固体(如金属离子结构的铜、锅等粒子),经过加热使其变为蒸汽,利用这类蒸汽作为工作物质的激光器,统归气体激光器之中。
气体激光器中除了发出激光的工作气体外,为了延长器件的工作寿命及提高输出功率,还加入一定量的辅助气体与发光的工作气体相混合。
气体工作物质是所使用的工作物质中数日最多、激励方式最多样化、激光发射波长分布区域最广的一类激光器。
·气体激光器所采用的工作物质,可以是原子气体、分子气体和电离化离子气体,为此,把它们相应地称为原子气体激光器、分子气体激光器和离子气体激光器。
激光器分类固体激光器气体激光器液体激光器介绍0000激光器的种类很多,可分为固体、气体、液体、半导体和染料等几种类型:1)固体激光器一般小而坚固,脉冲辐射功率较高,应用范围较广泛。
如:nd:yag激光器。
nd(钕)是一种稀土族元素,yag代表钇铝石榴石,晶体结构与红宝石相似。
(2)半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单,特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。
半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长,能将电能直接转换为激光能,所以发展迅速。
(3)气体激光器以气体为工作物质,单色性和相干性较好,激光波长可达数千种,应用广泛。
气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。
在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用广泛。
气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。
(4)以液体染料为工作物质的染料激光器于1966年问世,广泛应用于各种科学研究领域。
现在已发现的能产生激光的染料,大约在500种左右。
这些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。
它们还可以包含在有机塑料中以固态出现,或升华为蒸汽,以气态形式出现。
所以染料激光器也称为"液体激光器"。
染料激光器的突出特点是波长连续可调。
燃料激光器种类繁多,价格低廉,效率高,输出功率可与气体和固体激光器相媲美,应用于分光光谱、光化学、医疗和农业。
(5)红外激光器已有多种类型,应用范围广泛,它是一种新型的红外辐射源,特点是辐射强度高、单色性好、相干性好、方向性强。
(6)x射线激光器在科研和军事上有重要价值,应用于激光反导弹武器中具有优势;生物学家用x射线激光能够研究活组织中的分子结构或详细了解细胞机能;用x射线激光拍摄分子结构的照片,所得到的生物分子像的对比度很高。
(7)化学激光器有些化学反应产生足够多的高能原子,就可以释放出大能量,可用来产生激光作用。
(8)自由电子激光器这类激光器比其他类型更适于产生很大功率的辐射。
激光的几种分类方法激光的分类方法有很多,可以从不同的角度进行划分。
以下是常见的几种分类方法:1.根据输出功率:激光可以根据输出功率的大小分为低功率激光器和高功率激光器。
低功率激光器通常输出功率在几瓦以下,常用于医疗、测量、通信等领域。
高功率激光器输出功率一般从几瓦到几千瓦不等,常用于切割、焊接、打标等工业应用。
2.根据激光器结构:激光器可以分为气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器等。
其中,气体激光器通过在气体中放电产生激光,如二氧化碳激光器、氩离子激光器等;固体激光器则利用固体材料产生激光,如Nd:YAG激光器、钛宝石激光器等;液体激光器的工作介质为液体,如染料激光器;半导体激光器则利用半导体材料的PN结发射激光,如激光二极管。
3.根据发射波长:激光可以根据发射波长的不同分为红外激光、可见光激光和紫外激光。
红外激光的发射波长大于800纳米,常应用于通信、遥感等领域;可见光激光的发射波长在380纳米到780纳米之间,常用于医疗、显示、光束指引等领域;紫外激光的发射波长小于380纳米,常用于演示、杀菌等领域。
4.根据工作方式:激光可以分为连续激光和脉冲激光。
连续激光是指功率相对恒定,时间上持续输出的激光,常用于医学、测量等领域;脉冲激光则是指以脉冲形式输出的激光,其能量和脉冲宽度可调节,常用于激光雷达、材料加工等领域。
5.根据激光的应用领域:激光可根据不同的应用领域进行分类,如医疗激光、工业激光、军事激光、科研激光等。
总之,激光的分类方法多种多样,以上所提及的仅是其中的一部分,随着激光技术的发展和研究的深入,还会有更多的分类方法随之出现。
激光在各个领域的应用也是非常广泛的,它的特点和优势使其成为现代科学、工程和医学等领域的重要技术工具。
激光器的安全级别一般分为 4 级。
Class I :低输出激光(功率小于0.4mW)基本不会对眼睛产生危害,可以保证设计上的安
全,不必特别管理。
Class n :低输出的可视激光(功率0.4mW-1mW,通常1mW以下的激光,会导致晕眩无法思考,用闭合眼睛来保护,一般即可消除症状。
不要直接在光束内观察,也不要用小于1mw 的激光直接照射别人的眼睛,避免用远望设备观察Class n的激光。
Class川有川A和川B级:
Class川A级为可见光的连续激光,输出为1-5mW的激光束,避免用远望设备观察I激
光,这样可能增大危险,同Class n—样,不要直接在光束内观察,也不要用Class川A
的激光直接照射别人的眼睛。
Class川B级为5-500mW的连续激光,直接在光束内观察有危险,也不要用Class川B的激
光直接照射别人的眼睛,这样危险会更大。
Class W级为高输出连续激光(大于500mV V,高过第三级,有火灾的危险,扩散反射也有危
险,尤其值得注意。
孩童请避免直接观看此类激光。
总结:Class n, Class川A , Class川B , Class W级别的产品有一定的危害性,请在指导和监护下使用,孩童得更加注意,请在家长或其它有监护能力的监护下使用。
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激光器的种类有哪些按工作介质的不同分类固体激光器(Nd:YAG、Ti:Sapphire等)特点:器件小、坚固、使用方便、输出功率大连续100W以上脉冲峰值则更高钛宝石激光器气体激光器(He-Ne、CO2、Ar+ 激光器等)特点:结构简单、造价低,操作方便,工作介质均匀、光束质量好,长时间稳定连续工作氦氖激光器(Helium Neon lasers): Wavelength: 632.8nm;Power: ~mW;Efficiency: < 1%;A few thousand volts discharge is used, with a current of 10-20 milliamps. Theycan be cooled effectively by air.CO2激光器(Carbon Dioxide lasers): Wavelength: 10.6mm; Power: ~10W; Efficienc y: ~ 30%; Up to 30 % efficiency can be achieved and it is easy to produce a beam of 100 Watts of energy. Using laser tubes tens of metres in length enable many kilowatts of energy to be produced.Ar+ Laser: Wavelenth: 514.5nm; Power: ~W Efficiency: ~1%气体激光器具有结构简单、造价低、操作方便;工作介质均匀、光束质量好,能长时间稳定连续工作等特点也是目前品种最多、应用广泛的一类激光器,占有市场的60%左右。
氦氖激光器输出波长632.8纳米,功率约几个毫瓦,采用几千伏高压的电激励,工作电流10-20毫安,可以采用内腔式、外腔式、半外腔式结构的光学谐振腔;CO2激光器输出波长1064纳米,功率一般约10瓦左右,…;液体激光器(燃料激光器等)特点:输出波长连续可调,覆盖面宽,但工作原理比较复杂。
激光器的分类介绍实际应用的激光器种类很多,如以组成激光器的工作物质来说可分为气体激光器、液体激光器、固定激光器、半导体激光器、化学激光器等。
在同一类型的激光器中又包括有许多不同材料的激光器。
如固体激光器中有红宝石激光器、钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器。
气体型的激光器主要有He-Ne(氦-氖)、CO2及氩离子激光器等。
由于工作物质不同,产生不同波长的光波不同,因而应用范围也不相同。
最常用而范围广的有CO2laser及Nd:YAG激光。
有的激光器可连续工作,如He-Ne laser;有的以脉冲形式发光工作。
如红宝石激光。
而另一些激光器既可连续工作,又可以脉冲工作的有CO2laser及Nd:YAG laser。
(一)固体激光器实现激光的核心主要是激光器中可以实现粒子数反转的激光工作物质(即含有亚稳态能级的工作物质)。
如工作物质为晶体状的或者玻璃的激光器,分别称为晶体激光器和玻璃激光器,通常把这两类激光器统称为固体激光器。
在激光器中以固体激光器发展最早,这种激光器体积小,输出功率大,应用方便。
由于工作物质很复杂,造价高。
当今用于固体激光器的物质主要有三种:掺钕铝石榴石(Nd:YAG)工作物质,输出的波长为1.06μm呈白蓝色光;钕玻璃工作物质,输出波长 1.06μm呈紫蓝色光;红宝石工作物质,输出波长为694.3nm,为红色光。
主要用光泵的作用,产生光放大,发出激光,即光激励工作物质。
固定激光器的结构由三个主要部分组成:工作物质,光学谐振腔、激励源。
聚光腔是使光源发出的光都会聚于工作物质上。
工作物质吸收足够大的光能,激发大量的粒子,促成粒子数反转。
当增益大于谐振腔内的损耗时产生腔内振荡并由部分反射镜一端输出一束激光。
工作物质有2条主要作用:一是产生光;二是作为介质传播光束。
因此,不管哪一种激光器,对其发光性质及光学性质都有一定要求。
(二)气体激光器工作物质主要以气体状态进行发射的激光器在常温常压下是气体,有的物质在通常条件下是液体(如非金属粒子的有水、汞),及固体(如金属离子结构的铜,镉等粒子),经过加热使其变为蒸气,利用这类蒸气作为工作物质的激光器,统归气体激光器之中。
气体激光器中除了发出激光的工作气体外,为了延长器件的工作寿命及提高输出功率,还加入一定量的辅助气体与发光的工作气体相混合。
气体激光器大多应用电激励发光,即用直流,交流及高频电源进行气体放电,两端放电管的电压增压时可加速电子,带有一定能量,在工作物质中运动的电子与粒子(气体的原子或分子)碰撞时将自身的能量转移给对方,使分子或原子被激发到某一高能级上而形成粒子数反转,产生激光。
气体激光器与固体激光器相比较,两者中以气体激光器的结构相对简单得多,造价较低,操作简便,但是输出功率常较小。
因气体激光器中的工作物质不同。
因此分中性(惰性)原子、离子气体、分子气体三种激光器。
中性原子气体激光器这类激光器中主要充有以惰性气体(氦、氖、氩、氪等)的物质。
具有典型应用的就是He-Ne(氦-氖)激光器。
首台He-Ne激光器诞生于1960年,它可以在可见光区及红外区中产生多种波长和激光谱线,主要产生的有632.8nm红光、和1.15μm及3.39μm红外光。
632.8nmHe-Ne激光器最大连续输出功率可达到1W,寿命也达到10Kh以上。
借助调节放大电流大小,使功率稳定性达到30秒内的误差为0.005%,十分钟内的误差为0.015%的功率稳定度;发散角仅为0.5毫弧度。
He-Ne激光器除了具有一般的气体激光器所固有的方向性好,单色性好,相干性强诸优点外,还具有结构简单、寿命长、价廉、频率稳定等特点。
He-Ne激光在精确指示,激光测量,医疗卫生方面有很广泛的用途。
He-Ne激光器结构大体可分为三部分,既放电管、谐振腔和激发的电源。
现在临床上最常应用的为内腔式He-Ne激光器的激光放电管内的气体在涌有一定高的电压及电流(在电场作用下气体放电),放电管中的电子就会由负极以高速向正极运动。
在运动中与工作物质内的氦原子进行碰撞,电子的能量传给原子,促使原子的能量提高,基态原子跃迁到高能级的激发态。
这时如有基态氖原子与两能级上的氦原子相碰,氦原子的能量传递给氖原子,并从基态跃迁到激发的能级状态,而氦原子回到了基态上。
因为放电管上所加的电压,电流连续不断供给,原子不断地发生碰撞。
这就产生了激光必须具备的基本条件。
在发生受激辐射时,分别发出波长3.39μm,632.8nm,1.53μm三种激光,而这三种激光中除632.8nm 为可见光中的红外光外,另二种是红外区的辐射光。
因反射镜的反射率不同,只输出一种较长的光波632.8nm的激光。
He-Ne激光的放电管,最外层是用硬质玻璃制成。
放电的内管直径约2~3mm,管长几厘米到十几厘米,放电管越长功率越大,相应的放电电压就高。
管内主要按5:1~10:1的比例充入氦氖混合气体达到总气压约2.66~3.99Pa。
管的一端装有铝圆筒作阴极(其圆管状结构主要是为了减少放电测射),另一端装有钨针作阳极,放电管两端装有反射镜(即一头为全反射镜,出光一端为半反射镜)。
这就构成了激光放电管。
在He-Ne激光器中,采用的谐振腔有球面腔或平凹腔。
一般腔镜内侧镀有高反射率的介质。
在其中一端反射率为100%,另一端反射率由激光器的增益而定。
放电毛细管长度约15~20cm,He-Ne激光器的半反射镜的半反射镜的反射率98.5%~99.5%。
谐振腔的轴线和放电毛细管He-Ne激光器的外界激励能源与固体激光器不相同,不能使用光泵激励,而采用电激励的方法。
把工作物质封入放电管中,供以直流、交流及射频等方式激励气体放电。
通过放电过程把能量传给工作物质,促使气体中的离子、原子被激发。
医疗中使用的激励方法主要是以直流电激发出光。
大体结构主要有高压变压器、整流与滤波回路、限流与稳流回路组成。
(三)分子气体激光器分子气体激光器与原子气体激光器不一样,分子气体由碳和氧组成(最常用),其原则上是能够实现高效率与高功率输出。
分子气体激光器通过分子能级间的跃迁产生激发振荡的一和种激光器,分子能级跃迁形式与原子能级跃迁相同。
只不过是工作物质为分子与原子的差别。
分子气体激光器中主要使用的为CO2激光器。
CO2激光器效率高,不造成工作介质损害,发射出10.6μm波长的不可见激光,是一种比较理想的激光器。
按气体的工作形式可分封闭式及循环式,按激励方式分电激励,化学激励,热激励,光激励与核激励等。
在医疗中使用的CO2激光器几乎百分之百是电激励。
CO2激光器与其它分子激光器一样,CO2激光器工作原理其受激发射过程也较复杂。
分子有三种不同的运动,即分子里电子的运动,其运动决定了分子的电子能态;二是分子里的原子振动,即分子里原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动——并决定于分子的振动能态;三是分子转动,即分子为一整体在空间连续地旋转,分子的这种运动决定了分子的转动能态。
分子运动极其复杂,因而能级也很复杂。
CO2分子为线性对称分子,两个氧原子分别在碳原子的两侧,所表示的是原子的平衡位置。
分子里的各原子始终运动着,要绕其平衡位置不停地振动。
根据分子振动理论,CO2有三种不同的振动方式:①二个氧原子沿分子轴,向相反方向振动,即两个氧在振动中同时达到振动的最大值和平衡值,而此时分子中的碳原子静止不动,因而其振动被叫做对称振动。
②两个氧原子在垂直于分子轴的方向振动,且振动方向相同,而碳原子则向相反的方向垂直于分子轴振动。
由于三个原子的振动是同步的,又称为变形振动。
③三个原子沿对称轴振动,其中碳原子的振动方向与两个氧原子相反,又叫反对称振动能。
在这三种不同的振动方式中,确定了有不同组别的能级。
CO2激光器中,主要的工作物质由CO2,氮气,氦气三种气体组成。
其中CO2是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。
加入其中的氦,可以加速010能级热弛预过程,因此有利于激光能级100及020的抽空。
氮气加入主要在CO2激光器中起能量传递作用,为CO2激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。
CO2激光器的放电管中,通常输入几十mA或几百mA的直流电流。
放电时,放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。
这时受到激发的氮分子便和CO2分子发生碰撞,N2分子把自己的能量传递给CO2分子,CO2分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。
CO2激光器结构组成为:①激光管:是激光机中最关键的部件。
常用硬质玻璃制成,一般采用层套筒式结构。
最里面一层是放电管,第2层为水冷套管,最外一层为储气管。
CO2激光器放电管直径比He-Ne激光管粗。
放电管的粗细一般来说对输出功率没有影响,主要考虑到光斑大小所引起的衍射效应,应根据管长而定。
管长的粗一点,管短的细一点。
放电管长度与输出功率成正比。
在一定的长度范围内,每米放电管长度输出的功率随总长度而增加。
加水冷套的目的是冷却工作气体,使输出功率稳定。
放电管在两端都与储气管连接,即储气管的一端有一小孔与放电管相通,另一端经过螺旋形回气管与放电管相通,这样就可使气体在放电管中与储气管中循环流动,放电管中的气体随时交换。
(四)YAG 激光器是以钇铝石榴石晶体为基质的一种固体激光器。
钇铝石榴石的化学式是Y3 Al5 O15 ,简称为YAG。
在YAG基质中掺入激活离子Nd3+ (约1%)就成为Nd:YAG。
实际制备时是将一定比例的Al2 O3、Y2 O3和NdO3在单晶炉中熔化结晶而成。
Nd:YAG属于立方晶系, 是各向同性晶体。
由于Nd:YAG属四能级系统, 量子效率高, 受激辐射面积大, 所以它的阈值比红宝石和钕玻璃低得多。
又由于Nd:YAG晶体具有优良的热学性能, 因此非常适合制成连续和重频器件。
它是目前在室温下能够连续工作的唯一固体工作物质,在中小功率脉冲器件中, 目前应用Nd:YAG的量远远超过其他工作物质。
和其他固体激光器一样, YAG 激光器基本组成部分是激光工作物质、泵浦源和谐振腔。
不过由于晶体中所掺杂的激活离子种类不同, 泵浦源及泵浦方式不同, 所采用的谐振腔的结构不同,以及采用的其他功能性结构器件不同,YAG激光器又可分为多种, 例如按输出波形可分为连续波YAG激光器、重频YAG激光器和脉冲激光器等; 按工作波长分为1.06μmYAG 激光器、倍频YAG激光器、拉曼频移YAG 激光器(λ=1.54μm)和可调谐YAG 激光器(如色心激光器)等; 按掺杂不同可分为Nd:YAG激光器、掺Ho、Tm、Er等的YAG激光器; 以晶体的形状不同分为棒形和板条形YAG 激光器;根据输出功率(能量)不同, 可分为高功率和中小功率YAG激光器等。
形形色色的YAG 激光器, 成为固体激光器中最重要的一个分支。