不同类型的激光器与工作原理
本文介绍了不同类型激光器的基本原理和工作原理。激光器的类型包括半导体激光器、固体激光器、气体激光器、液体激光器或染料激光器等。
简介:众所周知，激光优于led，在各种高性能应用中被广泛用作专用光源。激光克服了led的所有限制，如大的光谱展宽，有限的BW，由于输出辐射的彩色性质而导致的较低强度等。
激光是什么?
•激光是光放大受激发射辐射的首字母缩写。从术语上看，它似乎是一种通过受激发射过程来放大光辐射的装置。
•激光是单色的，明亮的，单向的和相干的。单色性是指发出的光波具有相同的波长和能量。光辉是指发出的光束非常强烈，且角度居中。相干性是指所有发射的光子在空间和时间上的振动相位一致。单向的意思是所有的光子都是单向的。
•激光的散度非常低。因此，它可以传播很远的距离，或者可以聚焦到一个比太阳更亮的非常小的点上。
•激光原理可以从玻尔模型中理解。
•光由被称为“光子”的粒子组成。每个光子的能量(E)表示如下。
➨E = h* v，其中h为普朗克常数，v为光的频率。
➨λ * v = c
➨E = h*c/λ
图1描述了三个过程，即吸收、自发发射和受激发射。
•吸收:原子要吸收光，单个光子的能量必须几乎完全等于两种状态之间的能量差。因此光子的波长必须为λ = h*c/ΔE，其中ΔE = Em-En。
•自发发射:当电子从激发态衰减到较低能级时，它会发出光子辐射。这被称为自发辐射。
•受激发射:在这个过程中，光子以与经过的光子完全相同的波长、完全相同的方向和完全相同的相位发射。要使受激发射起主导作用，处于激发态的原子必须多于处于基态的原子。这样的原子构型被称为总体反转。
激光光源的应用
根据激光的类型，它被用于各种应用，如下所述。
•将信息存储在cd和dvd中
•通过光纤电缆高速传输信息(即通信)
•冶金和制造用途，如金属切割，钻孔，焊接等非常高的功率
•距离监控和测量
•全息摄影，即全息图回放
•用于军事的激光雷达和激光模拟器
•用于手术和其他医疗的极低功率医疗工具
不同类型的激光器
根据激光器的结构和工作原理，可分为以下几种类型。
➨按活性介质分为半导体激光器、固体激光器、气体激光器、液体激光器、染料激光器等。
➨按操作模式，有两种类型即连续波激光和脉冲激光。连续波激光器产生恒定振幅的光束。在正常的脉冲激光器中，激发机制是脉冲的，在抽运能量足够大的情况下产生短时间的激光，使活性介质保持在增益阈值以上。
➨通过泵浦和激光水平，有两种类型即3级激光和4级激光。
➨激光也可以根据其他参数进行分类，如激光介质的增益，激光提供的功率，效率或使用的应用。
让我们了解这些不同类型的激光器的基础知识。
半导体激光器:半导体激光器使用纳米级精度的半导体材料制成，因此体积小巧。它类似于晶体管，具有类似LED的工作原理，但输出光束具有激光的特性。半导体激光器中最常用的材料是砷化镓(GaAs)。因此被称为砷化镓激光器。它也被称为注入激光器。
例子半导体激光器主要有同质结激光器、双异质结激光器(如图2所示)、量子阱激光器、分布反馈激光器、可调谐激光器、表面发射激光器等。请参考半导体激光器>>获取更多信息。
固态激光器:它们是高功率激光器，用于工业应用，如焊接，钻孔，切割，成型等。这些应用需要非常高的功率，峰值在千瓦到兆瓦。固态激光器采用高密度固体介质作为激光材料。
例子固态激光器的种类有红宝石激光器、Nd:YAG激光器等。
气体激光器:它们广泛适用于所有功率(mwatts to mwatts)和波长(UV, IR)的要求。它采用低密度气体材料作为活性介质。采用电泵(连续、射频或脉冲)。气体激光器可以由中性原子(He-Ne，金属蒸汽等)，离子(如Ar+)或分子(如CO2)制成。
例子气体激光器类型主要有氩气激光器、CO2激光器、氦氖激光器等。
液体激光器或染料激光器:液体激光器使用液体作为活动介质。在染料激光器中，液体物质被称为染料(如罗丹明B，荧光素钠，罗丹明6G)被用作活化介质，从而产生激光。这些激光器产生的输出波长为可见光、紫外和近红外光谱。它被用作医学应用的研究工具。
连接到不同类型的激光器
传感器的基本知识和类型
近距离传感器占用传感器vs运动传感器LVDT和RVDT传感器位置、位移和液位传感器力传感器和应变传感器温度传感器压力传感器湿度传感器MEMS传感器触摸感应器触觉传感器无线传感器
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不同类型的传感器和换能器
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