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YAG激光器的性质与功用

2008-3-15   杭州远华激光

YAG激光使用Nd-Yal:Garnet 石榴石,石榴石为红色,但YAG ROD却是灰色,介质Nd 混入Nd O ,Y O ,Al O 成份与红宝石类似,基础仍为气化,利用长晶技术,YAG棒可做得相当大,裁切均匀部份用为激光棒。  

    在实验上,脉冲激光有极高的峰值输出功率,经聚焦后之激光功率密度足可造成针孔之损伤,因此一般不使用空间滤波器,而改用负焦距之透镜组以扩束激光。至于脉冲激光输出功率测量计也与一般功率测量计不同,用来测量 CW激光的功率计大都使用硅光电池加上电流放大器来操作,而测量脉冲激光的功率计需使用积分器以求取在 nano \ second 数量级之时间内脉冲激光的输出能量。在此我们介绍量子效率(QUANTU MEFFICIENCY ,代表量子观点下的效率) 插座效率(wall plug efficiency,代表真正的效率),对YAG激光而言,是以闪光灯或弧光灯来激励,例如使用800nm的红外光激励,产生1060nm的输出光线,此时量子效率高达800/1060=0.8,这是YAG激光效率之极致。而插座效率则只有1%,He-Ne 雷射之插座效率也只有0.1%,Ar激光之插座效率甚至0.1%不到。以半导体激光而言,其插座效率大于10%,所以性质优异。 

    Nd-glass激光可视为 YAG激光的兄弟,YAG激光需长晶,造价较贵,但Nd-glass之激光棒是利用在玻璃上掺Nd,所以较便宜。Nd-glass激光波长为1059nm,很接近YAG激光之波长1060nm,两者不同处在于 Nd-glass 激光棒导热差,只能输出脉冲,但脉冲能量很高,达数10J,我们可将Nd-glass激光比做大炮,而YAG 激光可视之为机关枪。常用之组合为将Nd-YAG 当激光共振器,而再用Nd-Glass 激光实施光放大, 取得 好的光束品质(mode TEMoo),或单一频率,或非常短的脉冲(Q-switch) 。 一般常见于在激光核融合(Laser fusion)方面之运用,核融合需克服位障,使用一个激光共振器,而再用多个光放大器,主要可解决同步的问题。中国、美国、英国、日本、俄国皆有激光核融合研究,但用来作发电,仍然不符合经济效益,YAG激光1%之效率实在太低了,此外YAG 激光之一大功用为激发染料激光,因其优点为可利用晶体( Crystal) 作倍频,转一圈再输入频率即为2倍、3倍,基本上YAG 激光之输出1060nm,无法激发染料激光输出之可见光,但二倍频成为 530nm,成为绿光,即可激发染料激光输出之黄红色光,而三倍频成为 355nm,成为紫外光,即可激发染料激光输出之蓝绿色光,而四倍频成为 260nm,成为紫外光,即可激发染料激光输出之紫外线。

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