1典型激光器1.1概述1960年，美国休斯飞机公司的科学家梅曼博士研制成功世界上第一台红宝石激光器，其器件结构如图1.1所示。辨分反射垃ir宝在桃石英辨分反射垃ir宝在桃石英㈤光灯管全原稣愤图1.1 世界上第一台红宝石激光器的基本结构(a)结构图(b)外形图激光的诞生，为人类开发利用整个光频电磁波段掀开了崭新的一页，也为传统光学领域注入了生机，并由此产生了量子光学、非线性光学等现代光学领域的分支。1960年至今，人类在激光器件的研究与应用方面取得了迅猛的发展。1.1.1激光器的基本结构激光器的基本结构由工作物质、泵浦源和光学谐振腔三部分构成。其中，工作物质是激光器的核心，是激光器产生光的受激辐射放大作用源泉之所在。泵浦源为在工作物质中实现粒子数反转分布提供所需能源。工作物质类型不同，采用的泵浦方式亦不同。光学谐振腔则为激光振荡的建立提供正反馈，同时，谐振腔的参数影响输出激光束的质量。激光器的基本结构如图1.2所示。/光学谐振腔、全反射^ 嫡出反射镜T| 工作物质 |7一十一1I一十日＞山一1—— 山激光输出泵浦源图1.2激光器的基本结构示意图1.1.2激光器的分类及其主要输出特性激光器种类繁多，习惯上主要按照以下两种方式划分：一种是按照激光工作物质，另一种是按照激光器工作方式。1.2激光器种类1.2.1气体激光器气体激光器以气体和金属蒸气作为工作物质。根据气体工作物质为气体原子、气体分子或气体离子，又可将气体激光器分为原子激光器、分子激光器和离子激光器。原子激光器中产生激光作用的是未电离的气体原子，激光跃迁发生在气体原子的不同激发态之间。采用的气体主要是氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体和镉、铜、锰、锌、铅等金属原子蒸气。原子激光器的典型代表是He-Ne激光器。分子激光器中产生激光作用的是未电离的气体分子，激光跃迁发生在气体分子不同的振-转能级之间。采用的气体主要有CO2、CO、N2、02、N2O、H20、H2等分子气体。分子激光器的典型代表是C02激光器。分子激光器中还有一类叫做准分子激光器。所谓准分子，是一种在基态离解为原子而在激发态暂时结合成分子（寿命很短）的不稳定缔合物，激光跃迁产生于其束缚态和自由态之间。采用的准分子气体主要有XeF*、KrF*、ArF*、XeCl*、XeBr*等。其典型代表为XeF*准分子激光器。离子激光器中产生激光作用的是已电离的气体离子，激光跃迁发生在气体离子的不同激发态之间。采用的离子气体主要有惰性气体离子、分子气体离子和金属蒸气离子三类。其典型代表为Ar+激光器。气体激光器一般采用气体放电激励，还可以采用电子束激励、热激励、化学反应激励等方式。气体激光器波长覆盖范围主要位于真空紫外一远红外波段，激光谱线上万条，具有输出光束质量高（方向性及单色性好）、连续输出功率大（如CO2激光器）等输出特性，其器件结构简单，造价低廉。气体激光器广泛应用于工农业生产、国防、科研、医学等领域，如计量、材料加工、激光医疗、激光通信、能源等方面。1961年,第一台气体激光器 He-Ne激光器问世。He-Ne激光器是典型的惰性气体原子激光器，Ne为工作物质，He为辅助气体。He-Ne激光器输出连续光，主要工作波段在可见光到近红外区域，其中，最常用的工作波长为632.8nm（红光），其次是1.15^m和3.39pm以及1.52^m、543.5nm等。He-Ne激光器输出光束质量很高，表现为单色性好0V