激光分光

『壹』 激光的幾種分類方法

激光分類的方法有很多，比如按照它切割的材料來分，可以按照它的功率的大小來分，可以按照波段分，激光設備按照波段可分為可見光、紅外、紫外、X光、多波長可調諧 ，目前工業用紅外及紫外激光。例如CO2激光器10.64um紅外激光, 氪燈泵浦YAG激光器1.064um紅外激光, 氙燈泵浦YAG激光器1.064um紅外激光, 半導體側面泵浦YAG激光器1.064um紅外激光。 激光器的種類很多，可分為固體、氣體、液體、半導體和染料等幾種類型： （ 1 ）固體激光器一般小而堅固，脈沖輻射功率較高，應用范圍較廣泛。如：Nd:YAG激光器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁石榴石，晶體結構與紅寶石相似。 （ 2 ）半導體激光器體積小、重量輕、壽命長、結構簡單，特別適於在飛機、軍艦、車輛和宇宙飛船上使用。半導體激光器可以通過外加的電場、磁場、溫度、壓力等改變激光的波長，能將電能直接轉換為激光能，所以發展迅速。 （ 3 ）氣體激光器以氣體為工作物質，單色性和相乾性較好，激光波長可達數千種，應用廣泛。氣體激光器結構簡單、造價低廉、操作方便。在工農業、醫學、精密測量、全息技術等方面應用廣泛。氣體激光器有電能、熱能、化學能、光能、核能等多種激勵方式。 （ 4 ）以液體染料為工作物質的染料激光器於 1966 年問世，廣泛應用於各種科學研究領域。現在已發現的能產生激光的染料，大約在 500 種左右。這些染料可以溶於酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機塑料中以固態出現，或升華為蒸汽，以氣態形式出現。所以染料激光器也稱為 「 液體激光器 」 。染料激光器的突出特點是波長連續可調。燃料激光器種類繁多，價格低廉，效率高，輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美，應用於分光光譜、光化學、醫療和農業。 （ 5 ）紅外激光器已有多種類型，應用范圍廣泛，它是一種新型的紅外輻射源，特點是輻射強度高、單色性好、相乾性好、方向性強 （ 6 ） X 射線激光器在科研和軍事上有重要價值，應用於激光反導彈武器中具有優勢；生物學家用 X 射線激光能夠研究活組織中的分子結構或詳細了解細胞機能 ; 用 X 射線激光拍攝分子結構的照片 , 所得到的生物分子像的對比度很高。 （ 7 ）化學激光器 有些化學反應產生足夠多的高能原子，就可以釋放出大能量，可用來產生激光作用。 （ 8 ）自由電子激光器 這類激光器比其他類型更適於產生很大功率的輻射。它的工作機制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬伏高能調整電子束，經周期磁場，形成不同能態的能級，產生受激輻射。 （ 9 ）準分子激光器、光纖導波激光器等

『貳』 激光跟普通光有什麼區別

激光與普通光的顯著區別

激光和普通光到底有什麼顯著區別?怎麼會有如此巨大的作用呢?

其實，激光的特別之處就是它的輻射從根本上區別於以往的任何一種普通光源所發生的光輻射，從而使激光本身具有一種巨大的應用潛力。

在我們日常生活、生產活動和科學實踐中，都離不開光和發光的光源。比如沒有光，綠色植物就不能進行光合作用，農作物就不會生長，我們就不能吃到糧食和蔬菜。當然，光源也有很多種，如太陽就是我們經常看到的自然光源，還有白熾燈、日光燈、霓虹燈等人造光源，所有的這些人造光源和自然光源所發出的光都有一些共同的弱點：一是只能發揮一定范圍的照明作用；二是定向性差，也就是說普通光源所發生的光不能集中在一個特定的方向上，發射到很遠的距離以外；三是單色性差，即是顏色純度不高，一般的光源發出的光都是由幾種顏色組成的，像太陽光就是由紅、橙，黃、綠、青、藍、紫等7種顏色混合而成，而且其中的紅光、藍光也都不是單純的紅光、藍光。所以，用普通光進行精密光學儀器測量時，測量的精度和有效范圍都會受到極大的限制。

激光和普通光完全不同，它具有定向發光、亮度極高、顏色極純、閃光時間極短等特性。

定向發光。普通光都是向四面八方散開的，因而照射的距離和照明的效果都是很有限的。如果讓它朝一個方向傳播，需要給光源裝一個聚光裝置，如探照燈、劇場里的聚光燈、汽車燈、手電筒等。但即使照射效果最好的探照燈，如果你仔細觀察也不難發現，它的光源是喇叭形的，光束是擴散的，照射時，開始不到一米的光束，不出幾公里就擴大成幾十米巨大的而且是非常微弱的光斑了。最好的探照燈發散度只有1度左右。激光器不需要加燈罩之類的聚光裝置，它天生就只朝一個方向發射光，光束發散度極小，大約只有0.057度。舉例來說吧，月球離我們地球的距離是38.4萬公里，如果用直徑1米的激光向月球照射，那麼在月球表面形成的光斑不會超過2公里，因而可以對月球進行精確測距。假如用方向性最好的探照燈照射月球，其光斑直徑至少要有幾百公里(實際上探照燈的光是不可能到達月球的)。

亮度極高。絕大多數的普通光源所發出的光都不如太陽的光亮，在太陽光下，彩燈顯不出它的絢麗多姿，迷人的焰火也會黯然失色，再也看不出它的魅力。那麼，也許就有人說太陽光是世界上最亮的了，其實不然。太陽光如和激光相比，簡直是不能同日而語。一支輸出功率僅為1毫瓦的氦氖激光器的亮度就比太陽高100倍，而大功率的激光器輸出的激光亮度，要比太陽高上百億到千億倍，迄今為止，只有氫彈爆炸瞬間的強烈閃光才能勉強與激光相比。這你能想像得出嗎?

顏色極純。白光是由紅，橙、黃、綠、青、藍、紫7種不同顏色的光組成的。通常所說的紅光、藍光也是由幾種相近顏色的光組成的，如紅光就包含了0.63～0.73微米范圍內各種波長的光。激光器所發出的激光，單色程度非常純，它比普通光源的單色程度要高出幾萬倍到幾十萬倍。

閃光時間極短。在生產和科研中，常常需要閃光時間(激光技術中稱為光脈沖寬度)很短的光源，利用它可以幫助我們了解變化非常迅速的過程。比如光合作用過程，時間間隔往往只有幾皮秒(1皮秒=10<-12>)量級，而過程的每一步就更短了。化學過程中也有類似的情況，從反應開始到結束，中間每一步時間間隔非常短暫。有閃光時間短的光源便可以利用光譜技術深入了解瞬間變化過程的每一步，以便更好地控制過程的進行方向，提高生產率。普通光源的閃光時間縮短有限，照相機用的閃光燈的閃光時間是千分之一秒左右，而脈沖激光的閃光時間很短，現可以達到6飛秒(1飛秒=10<-15>秒)。

此外，激光還具有輸出的波長穩定、相乾性好等特點，如利用激光輸出波穩定特性做的激光時鍾，計時准確度可以達到10<-14>秒，也就是說經歷1000萬年才差1秒。

激光由於在時間上、空間上和波長(頻率)上的高度集中，成為目前世界上最亮、光束最直、顏色最純、相乾性最好、控制時間最短的光源。這些特性都為激光的應用開辟了廣闊的前景。

『叄』 激光的種類

1、從頻率來分為紅激光、藍激光、綠激光。

2、從原理來分, 有氦-氖激光,二氧化碳激光, 二極體激光,準分子激光, 染色激光, 氬離子激光, 氮氣激光, YAG 激光等等。

3、從連續性來分有連續激光和脈沖激光, 脈沖激光有微秒級(10e-6 秒), 也有納秒(10e-9秒), 皮秒(10e-12秒), 和 飛秒(10e-15秒)激光。

4、從強度來分為, 一級, 二級等等, 級別越高，強度越大相應則要求採取更嚴格的保護措施。

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對人體和工作環境構成危害的有直射光、反射光和漫散射光。進行激光加工和激光治療時，還可能產生有害的煙霧、蒸氣和雜訊等，對環境造成輻射危害。大功率激光輻射會破壞某些精密儀器，甚至引起火災。激光器電源的高壓也可能造成危害。激光輻射能對人眼和皮膚造成嚴重傷害。

激光防護措施：

①有激光的工作場所應張貼醒目的警告牌，設置危險標志。

②工作人員應先接受激光防護的培訓，進入工作場所應帶激光防護眼鏡。

③激光不用時，應在輸出端加防護蓋。應盡量讓光路封閉，避免人員暴露於激光束。另外，應保持光路高於或低於人眼高度，這對可見光波段以外的激光尤其顯得重要。

④在激光運行空間內應保證足夠的照明使眼睛的瞳孔保持收縮狀態。

⑤對激光操作人員進行定期體檢。

『肆』 激光分為幾種分別有什麼特點

介質是氣體的激光器，此種激光器通過放電得到激發。

1、氦氖激光器：最重要的紅光放射源（632.8 nm）。一般功率比較低（0.5~50 mW）。

2、二氧化碳激光器：波長約10.6 μm（紅外線），重要的工業激光。

3、一氧化碳激光器：波長約6-8 μm（紅外線），只在冷卻的條件下工作。

4、氮氣激光器：337.1 nm（紫外線）。

5、氬離子激光器：具有多個波長，457.9 nm（8%）、476.5 nm（12%）、488.0 nm（20%）、496.5 nm（12%）、501.7 nm（5%）、514.5 nm（43%，由藍光到綠光）。功率從15mW到50W。激光表演中最常用的。

6、氦鎘激光器：最重要的藍光（442nm）和近紫外激光源（325nm）。

7、氪離子激光器：具有多個波長，350.7nm、356.4nm、476.2nm、482.5nm、520.6nm、530.9nm、586.2nm、647.1nm（最強）、676.4nm、752.5nm、799.3nm（從藍光到深紅光）。功率可到6W，能耗較大，價格較高。

8、混合氣體激光器：不含純氣體，而是幾種氣體的混合物（一般為氬、氪等）。

9、準分子激光器：比如KrF（248 nm）、XeF（351-353 nm）、ArF（193 nm）、XeCl（308 nm）、F2（157 nm，均為紫外線)。

10、金屬蒸汽激光器：比如銅蒸汽激光器，波長介於510.6-578.2 nm之間。由於很好的加強性，可以不用諧振鏡。

11、金屬鹵化物激光器：比如溴化銅激光器，波長介於510.6-578.2 nm之間。由於很好的加強性，可以不用諧振鏡。

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激光器通常都會標示有著安全等級編號的激光警示標簽：

第1級（Class I/1）：在裝置內是安全的。通常是因為光束被完全的封閉在內，例如在CD播放器內。

第2級（Class II/2）：在正常使用狀況下是安全的，眼睛的眨眼反射可以避免受到傷害。這類設備通常功率低於1mW，例如激光指示器。

第3 a/R級（Class IIIa/3R）：功率通常會達到5mW，並且在眨眼反射的時間內會有對眼睛造成傷害的小風險。注視這種光束幾秒鍾會對視網膜造成立即的傷害。

第3b/B級（Class IIIb/3B）：在暴露下會對眼睛造成立即的損傷。

第4級（Class IV/4）：激光會燒灼皮膚，在某些情況下，即使散射的激光也會對眼睛和皮膚造成傷害。許多工業和科學用的激光都屬於這一級。

這種標示的功率是針對可見光和連續波長的激光，對脈沖激光和不可見光激光還有其它適用的限制。對使用第3B級和第4級激光工作的人，還需要可以吸收特定波長光的護目鏡保護他們眼睛的安全。

『伍』 光分為可見光和不可見光，激光是什麼

激光是原子受激輻射的光。

原子中的電子吸收能量後從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級的時候，所釋放的能量以光子的形式放出。被引誘（激發）出來的光子束（激光），其中的光子光學特性高度一致。這使得激光比起普通光源，激光的單色性好，亮度高，方向性好。

愛因斯坦從理論上指出：除自發輻射外，處於高能級E2上的粒子還可以另一方式躍遷到較低能級。他指出當頻率為 ν=（E2-E1）/h的光子入射時，也會引發粒子以一定的概率，迅速地從能級E2躍遷到能級E1，同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態以及傳播方向都相同的光子，這個過程稱為受激輻射。

可以設想，如果大量原子處在高能級E2上，當有一個頻率
ν=（E2-E1）/h的光子入射，從而激勵E2上的原子產生受激輻射，得到兩個特徵完全相同的光子，這兩個光子再激勵E2能級上原子，又使其產生受激輻射，可得到四個特徵相同的光子。

這意味著原來的光信號被放大了。這種在受激輻射過程中產生並被放大的光就是激光。

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激光技術與應用發展迅猛，已與多個學科相結合形成多個應用技術領域，比如光電技術，激光醫療與光子生物學，激光加工技術，激光檢測與計量技術，激光全息技術，激光光譜分析技術，非線性光學，超快激光學，激光化學，量子光學，激光雷達，激光制導，激光分離同位素，激光可控核聚變，激光武器等等。

1、激光焊接：汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，二氧化碳激光器和半導體泵浦激光器。

2、激光切割：汽車行業、計算機、電氣機殼、木刀模業、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、一些金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業使用的鈦合金等等。

3、激光打標：在各種材料和幾乎所有行業均得到廣泛應用，目前使用的激光器有YAG激光器、二氧化碳激光器和半導體泵浦激光器。

4、激光打孔：激光打孔主要應用在航空航天、汽車製造、電子儀表、化工等行業。激光打孔的迅速發展，主要體現在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。

國內目前比較成熟的激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及鍾表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業的生產中。目前使用的激光器多以YAG激光器、金運CO2激光器為主，也有一些準分子激光器、同位素激光器和半導體泵浦激光器。

5、激光熱處理：在汽車工業中應用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空航天、機床行業和其它機械行業也應用廣泛。

我國的激光熱處理應用遠比國外廣泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，二氧化碳激光器為主。