SICK激光儀器原理及分類

【資料簡介】

德國SICK激光器分類及原理
一、原理：
　　除自由電子激光器外，各種激光器的基本工作原理均相同，產生激光的*的條件是粒子數反轉和增益大過損耗，所以裝置中*的組成部分有激勵（或抽運）源、具有亞穩態能級的工作介質兩個部分。激勵是工作介質吸收外來能量后激發到激發態，為實現并維持粒子數反轉創造條件。激勵方式有光學激勵、電激勵、化學激勵和核能激勵等。工作介質具有亞穩能級是使受激輻射占主導地位，從而實現光放大。激光器中常見的組成部分還有諧振腔，但諧振腔（ 見光學諧振腔）并非*的組成部分，諧振腔可使腔內的光子有一致的頻率、相位和運行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地縮短工作物質的長度，還能通過改變諧振腔長度來調節所產生激光的模式（即選模），所以一般激光器都具有諧振腔。
　　二、激光工作物質
　　是指用來實現粒子數反轉并產生光的受激輻射放大作用的物質體系，有時也稱為激光增益媒質，它們可以是固體（晶體、玻璃）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、半導體和液體等媒質。對激光工作物質的主要要求，是盡可能在其工作粒子的特定能級間實現較大程度的粒子數反轉，并使這種反轉在整個激光發射作用過程中盡可能有效地保持下去；為此，要求工作物質具有合適的能級結構和躍遷特性。
　　三、激勵抽運系統
　　是指為使激光工作物質實現并維持粒子數反轉而提供能量來源的機構或裝置。根據工作物質和激光器運轉條件的不同，可以采取不同的激勵方式和激勵裝置，常見的有以下四種。①光學激勵(光泵)。是利用外界光源發出的光來輻照工作物質以實現粒子數反轉的，整個激勵裝置，通常是由氣體放電光源（如氙燈、氪燈）和聚光器組成，這種激勵方式也稱作燈泵浦。②氣體放電激勵。是利用在氣體工作物質內發生的氣體放電過程來實現粒子數反轉的，整個激勵裝置通常由放電電極和放電電源組成。③化學激勵。是利用在工作物質內部發生的化學反應過程來實現粒子數反轉的，通常要求有適當的化學反應物和相應的引發措施。④核能激勵。是利用小型核裂變反應所產生的裂變碎片、高能粒子或放射線來激勵工作物質并實現粒子數反轉的。
四、工作物質
　　根據工作物質物態的不同可把所有的激光器分為以下幾大類：①固體激光器（晶體和玻璃），這類激光器所采用的工作物質，是通過把能夠產生受激輻射作用的金屬離子摻入晶體或玻璃基質中構成發光中心而制成的；②氣體激光器，它們所采用的工作物質是氣體，并且根據氣體中真正產生受激發射作用之工作粒子性質的不同，而進一步區分為原子氣體激光器、離子氣體激光器、分子氣體激光器、準分子氣體激光器等；③液體激光器，這類激光器所采用的工作物質主要包括兩類，一類是有機熒光染料溶液，另一類是含有稀土金屬離子的無機化合物溶液，其中金屬離子（如Nd）起工作粒子作用，而無機化合物液體（如SeOCl2）則起基質的作用；④半導體激光器，這類激光器是以一定的半導體材料作工作物質而產生受激發射作用，其原理是通過一定的激勵方式(電注入、光泵或高能電子束注入)，在半導體物質的能帶之間或能帶與雜質能級之間，通過激發非平衡載流子而實現粒子數反轉，從而產生光的受激發射作用；⑤自由電子激光器，這是一種特殊類型的新型激光器，工作物質為在空間周期變化磁場中高速運動的定向自由電子束，只要改變自由電子束的速度就可產生可調諧的相干電磁輻射，原則上其相干輻射譜可從X射線波段過渡到微波區域，因此具有很誘人的前景。
五、波段范圍
　　根據輸出激光波長范圍之不同，可將各類激光器區分為以下幾種。
　?、龠h紅外激光器，輸出波長范圍處于25～1000微米之間， 某些分子氣體激光器以及自由電子激光器的激光輸出即落入這一區域。
　?、谥屑t外激光器，指輸出激光波長處于中紅外區(2.5～25微米)的激光器件，代表者為CO分子氣體激光器(10.6微米)、 CO分子氣體激光器（5～6微米）。
1、激光用作熱源。激光光束細小 ，且帶著巨大的功率，如用透鏡聚焦，可將能量集中到微小的面積上，產生巨大的熱量。比如，人們利用激光集中而*的能量，可以對各種材料進行加工，能夠做到在一個針頭上鉆200個孔；激光作為一種在生物機體上引起刺激、變異、燒灼、汽化等效應的手段，已在醫療、農業的實際應用上取得了良好效果。
　　2、激光通信。在通信領域，一條用激光柱傳送信號的光導電纜，可以攜帶相當于2萬根銅線所攜帶的信息量
　　3、激光測距。激光作為測距光源，由于方向性好、功率大，可測很遠的距離，且精度很高。
　　4、受控核聚空中的應用。將激光射到氘與氚混合體中，激光所帶給它們巨大能量，產生高壓與高溫，促使兩種原子核聚合為氦和中子，并同時放出巨大輻射能量。由于激光能量可控制，所以該過程稱為受控核聚變。