固体激光器的原理及结构

固体激光器是用固体激光材料作为工作物质的激光器，具有体积小、使用方便、输出功率大的特点，在军事、加工、YL和科学研究领域有广泛的用途。但由于固体激光器工作介质的制备较复杂，所以价格较贵。

固体激光器的工作原理
一个原子吸收能量之后，从低能态到高能态的过程称为激发过程。反之，处于激发状态的原子是不稳定的，总是自发地回到低能态，同时有光子发出。这一过程叫“自发辐射”。如果原子吸收外界光能而跃迁到高能级，而受外界光感应产生辐射又回到低能态，这一过程叫“受激发射”。但是，只有采用一种办法使物质中大量粒子同时处于激发态，并通过外界光感应，使所有处于激发态的粒子几乎同步完成受激辐射回到低能态，这时物质才能发出一柬强大的光束来，称为“激光”。

在固体激光器中，能产生激光的晶体或玻璃被称为激光工作物质。激光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，而由激活离子完成激光产生过程。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。

固体激光器主要由闪光灯、激光工作物质(如红宝石激光晶体)和反射腔镜片组成，反射镜表面镀有介质膜，一片为全反射镜，另一片为部分反射镜。掺铬红宝石是一种Z早发现和使用的激光工作物质。现在已研制成功了数十种可供应用的激光晶体。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激光。

早期的固体激光器都是用闪光灯或其他激光器，来完成激光工作物质内原子的受激辐射过程的，这基本上是由一种形式的光能转化为激光能量的过程。如何把电能直接转化为激光的能量，一直是人们梦寐以求的事情。

固体激光器的基本结构
固体激光器是工作物质通过能量吸收后达到激发态，为了能够使得粒子束反转以及保持这种状态提供体检，进而使得光放大然后输出。

1、固体激光器的工作物质

工作物质是固体激光器能够产生作用不可缺少的关键构成成员，它包括激活粒子和基质两种构成成分。激光中的很多重要的性能参数都是由激活粒子能级构造作用而成，基质主要是对物质的性能产生影响。

2、固体激光器的泵浦系统

固体激光器泵浦系统工作的时候需要的前提工作条件有两个必要条件：一是泵浦的发光效率一定要满足系统的运行;二是对于受激辐射光的属性一定要和工作物质的光谱属性相一致。

固体激光器经常使用的泵浦源有：太阳能、惰性气体等和激光二极管等。现在惰性气体是Z经常使用的泵浦源，而在小型的功率器件中太阳能这类的泵浦源经常用到，在这方面的技术正在朝着LD泵浦的方向迈进，它的优良特点比较明显：具有很强的光转换率、功率大、稳定性好、安全可靠、使用时间长以及体积小等，现在它已经是固体激光发展中Z有发展前景的泵浦源。LD激光器可以分为端面、侧面、边面以及混合泵等分类形式。

3、固体激光器的聚光系统

固体激光器该部分主要有以下两个功能：首先是把工作物质和泵浦系统结合起来;第二个功能则是对于工作物质的光密度排列方式起着决定作用，进而可以对光束的各种参数性能指标进行干扰。聚光腔内由工作物质以及泵浦源组成，所以泵浦的性能好坏影响程度主要受到聚光腔的影响。

4、固体激光器的光学谐振腔

反射镜是固体激光器非常重要的构成成员，反射镜的主要作用是通过保持激光的连续振荡形式来完成激光发生，而且对于光束的振动方向以及频率予以约束，从而达到激光的高性能指标参数。

5、固体激光器的冷却与滤光系统

这一部分是激光器中Z不可或缺的辅导设备。由于固体激光器在发生作用时容易造成非常剧烈的热效应，故一般必须使用冷却的方法。为了使得激光器和其他构件的安全，一般都是通过对工作物质、泵浦系统以及聚光腔的降温冷却来实现对其的保护作用。

固体激光器现在的冷却有液体、气体和传导三种方法，但是液体冷却法是现在Z喜欢使用的一种。在高单色性能的光获取过程中，滤光系统起了重要的作用，它的作用原理是能够把泵浦光中的大部分或者有影响的光能够成功的去除，从而能够获得高单色性能的光。