固體激光器是以固體材料作為增益介質的激光器,通過泵浦源將能量注入增益介質,實現粒子數反轉并產生受激輻射,后輸出高亮度、高方向性的激光束。它具有輸出功率大、光束質量良好、穩定性強等特點,廣泛應用于工業加工、醫療、科研等領域,是目前激光技術中應用廣泛的激光器類型之一。
核心結構與工作原理
增益介質:由基質材料(如釔鋁石榴石、玻璃)和激活離子(如釹、鉺、鐿)組成。激活離子的能級結構決定激光的光譜特性,基質材料則影響熱性能和機械性能。
泵浦源
為增益介質提供能量,常見方式包括:
閃光燈泵浦:利用高強度光脈沖激發電子。
半導體激光泵浦:通過波長匹配的激光二極管陣列直接注入能量,效率更高、壽命更長。
諧振腔:由全反射鏡和部分反射鏡組成,提供光學正反饋以維持激光振蕩,并限制光束方向和頻率,保證輸出激光的單色性和定向性。
輔助組件
冷卻系統:防止設備過熱(如水冷用于高功率系統,風冷用于便攜設備)。
濾光系統:過濾雜散光,提升輸出激光純度。
使用注意事項
散熱管理:高功率激光器必須配備水冷系統,定期檢查冷卻水水質和流量,防止增益介質過熱損壞。
光學元件維護:定期清潔諧振腔反射鏡、輸出鏡,避免灰塵影響光束質量;更換光學元件時需戴無塵手套,防止污染。
安全防護:激光對人體眼睛和皮膚有損傷,需佩戴對應波長的激光防護鏡,設備周圍設置安全圍欄和警示標識。
定期校準:每季度校準激光功率、光斑位置,確保加工精度;每年進行一次全面維護,更換老化部件。