激光的特點
(1)激光的高亮度:一般規律認為,光源在單位面積上向某一方向的單位立體角內發射的功率,就稱為光源在該方向上的亮度。激光在亮度上的提高主要是靠光線在發射方向上的高度集中。激光的發射角極小(一般用毫弧度表示),它幾乎是高度平等準直的光束,能實現定向集中發射。因此,激光有高亮度性。固體激光器的亮度更可高達 1011W/cn2Sr 。不僅如此,一束激光經過聚焦后,由于其高亮度性的特點,能產生強烈的熱效應,其焦點范圍內的溫度可達數千度或數萬度,能熔化甚至于氣化對激光有吸收能力的生物組織或非生物材料。
(2)激光的高方向性:激光的高方向性使其能在有效地傳遞較長距離的同時,還能保證聚焦得到極高的功率密度,激光器發射的激光,天生就是朝一個方向射出,光束的發散度極小,大約只有0.001弧度,接近平行。1962年人類第一次使用激光照射月球,地球離月球的距離約38萬公里,這兩點都是激光加工的重要條件。
(3)激光的高單色性:光的顏色由光的波長(或頻率)決定。一定的波長對應一定的顏色。太陽光的波長分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間,對應的顏色從紅色到紫色共7種顏色,所以太陽光談不上單色性。發射單種顏色光的光源稱為單色光源,它發射的光波波長單一。比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源,只發射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然單一,但仍有一定的分布范圍。
(4)激光的高相干性:相干性是一切波動現象的屬性。光具有波粒二象性,也就是說微觀來看,由光子組成,具有粒子性;但是宏觀來看又表現出波動性。光有波動性,因此也有相干性。
激光器的主要特點
(1) 光束質量好,具有非常好的單色性、方向性和穩定性;
(2) 光纖既是激光增益介質又是光的導波介質,因此泵浦光的禍合效率相當的高,纖芯直徑小,纖內易形成高功率密度,加之光纖激光器能方便地延長增益長度,以便使泵浦光充分吸收,而使總的光一光轉換效率超過60%;
(3) 基質材料是Si02,具有極好的溫度穩定性;而光纖的圓柱形結構具有較高的表面積/體積比,散熱快,環境溫度允許在-20-+7000C,它的工作物質的熱負荷相當小,無需冷卻系統,能產生高亮度和高峰值功率,己達140毫瓦/平方厘米;
(4) 體積小,結構簡單,工作物質為柔性介質,可設計得相當小巧靈活,使用方便,易于系統集成,性價比高;
(5) 作為激光介質的摻雜光纖,摻雜稀土離子擁有極為豐富的能級結構,能級躍遷覆蓋了從紫外到紅外很寬的波段,可實現激光振蕩的躍遷能級很多。可在很寬光譜范圍內(455-3500nm)設計運行,加之玻璃光纖的熒光譜相當寬,插入適當的波長選擇器即可得到可調諧光纖激光器,調諧范圍己達80nm;
(6) 硅光纖的工藝現在已經非常成熟,因此可以制作出高精度,低損耗的光纖,大大降低激光器的成本。
(7) 與常規傳輸光纖在材料和幾何尺寸上具有自然的通融性和兼容性,因此易于進行光纖集成,禍合損耗低,使用方便。
(8) 可在惡劣的環境條件下工作,如高沖擊、高震動、高溫度等。
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