固体激光器是以固体材料作为增益介质的激光器,通过泵浦源将能量注入增益介质,实现粒子数反转并产生受激辐射,后输出高亮度、高方向性的激光束。它具有输出功率大、光束质量良好、稳定性强等特点,广泛应用于工业加工、医疗、科研等领域,是目前激光技术中应用广泛的激光器类型之一。
核心结构与工作原理
增益介质:由基质材料(如钇铝石榴石、玻璃)和激活离子(如钕、铒、镱)组成。激活离子的能级结构决定激光的光谱特性,基质材料则影响热性能和机械性能。
泵浦源
为增益介质提供能量,常见方式包括:
闪光灯泵浦:利用高强度光脉冲激发电子。
半导体激光泵浦:通过波长匹配的激光二极管阵列直接注入能量,效率更高、寿命更长。
谐振腔:由全反射镜和部分反射镜组成,提供光学正反馈以维持激光振荡,并限制光束方向和频率,保证输出激光的单色性和定向性。
辅助组件
冷却系统:防止设备过热(如水冷用于高功率系统,风冷用于便携设备)。
滤光系统:过滤杂散光,提升输出激光纯度。
使用注意事项
散热管理:高功率激光器必须配备水冷系统,定期检查冷却水水质和流量,防止增益介质过热损坏。
光学元件维护:定期清洁谐振腔反射镜、输出镜,避免灰尘影响光束质量;更换光学元件时需戴无尘手套,防止污染。
安全防护:激光对人体眼睛和皮肤有损伤,需佩戴对应波长的激光防护镜,设备周围设置安全围栏和警示标识。
定期校准:每季度校准激光功率、光斑位置,确保加工精度;每年进行一次全面维护,更换老化部件。